Question

全钒液流电流具有能量转化率高、蓄电容量大、免维护等优点，是未来锂电池的替代产品．其工作原理如图所示，其中A、B均为惰性电极；H⁺交换膜左侧电解液：VO₂⁺、VO²⁺、H⁺、SO₄^2-，H⁺交换膜右侧电解液：V³⁺、V²⁺、H⁺、SO₄^2-．请回答下列问题：
（1）B电极为电池的

 

，其电极反应式为

 

．
（2）电池充电时，溶液中的H⁺通过交换膜

 

（填“向左”或“向右”）移动，写出阳极的电极反应式：

 

．
（3）当用该电池电解冶炼铜时，粗铜应与

 

（填“A”或“B”）极相连．当阴极质量增加16g时，理论上交换膜左侧H⁺的物质的量减小

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）根据电子流到方向判断两极，写出B电解的电极反应式；
（2）当电池充电时，A电极上VO²⁺失去电子生成VO₂⁺，A为阳极、B为阴极；
（3）电解精炼铜时，粗铜与电源正极相连，该原电池的A为正极、B为负极；阴极增重的为Cu的质量，根据电子守恒计算出转移的电子的物质的量，再经过电极反应式计算出交换膜左侧H⁺减少的物质的量．

解答： 解：（1）根据图示可知，A极得到电子，发生还原反应，则A为正极、B为负极；B电极V²⁺失去电子生成V³⁺，电极反应式为：V²⁺-e^-=V³⁺，
故答案为：负极；V²⁺-e^-=V³⁺；
（2）充电时，电子流到方向与放电相反，A电极失去电子发生氧化反应，则A为阳极，阳极电极上发生反应为：VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺；氢离子带有正电荷，与电流方向相同，在溶液中氢离子通过交换膜向右移动，
故答案为：向右；VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺；
（3）当用该电池电解冶炼铜时，粗铜应与电源的正极相连，该电池的A为正极，则粗铜应该与A相连；阴极增重的16g为Cu的质量，其物质的量为：

16g

64g/mol

=0.25mol，生成0.25mol铜需要转移0.5mol电子，根据反应VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O可知，转移0.5mol电子会消耗1mol氢离子，
故答案为：A；1mol．

点评：本题考查了原电池、电解池工作原理，题目难度中等，明确原电池、电解池工作原理为解答关键，注意掌握两极的判断方法，能够正确书写电极反应式．