Question

钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．

（1）V₂O₅是接触法制硫酸的催化剂．

    ①一定条件下，与空气反映t min后，和物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L, 则起始物质的量浓度为       mol/L ；生成的化学反应速率为        mol/(L·min) ．

②工业制硫酸，尾气用_______吸收．

（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29图所示．

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为          ．

②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由          色变为          色．

③放电过程中氢离子的作用是       和      ；充电时若转移的电子数为3.0110²³个，左槽溶液中n(H⁺)的变化量为        ．

Answer 1

（1）①；

②氨水

（2）①

        ②绿  紫

        ③参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5mol

解析:

本题考查以钒为材料的化学原理题，涉及化学反应速率和电化学知识。

（1）由S守恒可得，SO₂的起始浓度为(a+b) mol/L。SO₃的速率为单位时间内SO₃浓度的变化，即b/t mol/(L·min)。SO₂可以用碱性的氨水吸收。

（2）①左槽中，黄变蓝即为VO₂^＋ 生成VO²⁺，V的化合价从+5降低为+4，得一个电子，O原子减少，从图中知，其中H^＋发生了移动，参与反应，由此可写出电极反应式。②作为原电池，左槽得电子，而右槽则失电子。充电作为电解池处理，右槽中则为得电子，对应化合价降低，即为V³⁺生成V²⁺，颜色由绿生成紫。③由电极反应式知，H^＋参与了反应。溶液中离子的定向移动可形成电流。n=N/NA = 3.01×10²³/6.02×10²³ = 0.5mol。

【规律总结】电化学试题的分析一般是从化合价着手，对于原电池，化合价升高的作为负极，化合价降低的作为正极，两极方程式相加即可得总反应。对于电解池，化合价升高作为阳极，降低的作为阴极。两者之间的关系是：正极反应式颠倒即为阳极反应式，负极反应式颠倒即为阴极反应式。