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已知25℃．101kPa时：
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）═2H₂SO₄（l）△H=-457kJ?mol^-1
SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H=-130kJ?mol^-1
则反应2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的△H=

 

kJ?mol^-1．使用V₂O₅作催化剂后该反应逆反应的活化能

 

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
②SO₂水溶液可与SeO₂反应得到硫酸，当有79g Se生成时，转移电子的物质的量为

 

mol，此反应的化学方程式是

 

．
（2）全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H⁺和SO₄^2-．电池放电时，负极的电极反应为：V²⁺-e^-=V³⁺．
①电池放电时的总反应方程式为

 

．充电时，电极M应接电源的

 

极．
②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO₄和H₂SO₄的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO²⁺转化为V³⁺；第二步V³⁺转化为V²⁺．则第一步反应过程中阴极区溶液n（H⁺）

 

（填“增大”、“不变”或“减小”），阳极的电极反应式为：

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,氧化还原反应的计算

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①用盖斯定律解答；催化剂能降低反应的活化能；
②SO₂是还原剂，SeO₂是氧化剂，Se由+4价变为0价，据电子守恒书写化学方程式；
（2）①电池正极反应式为：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，与负极反应式：V²⁺-e^-=V³⁺，相加即可得总反应方程式；放电时M电极发生还原反应，充电时必须发生氧化反应，解电源的正极；
②充电是电解过程，阴极区第一步VO²⁺转化为V³⁺；需要氢离子结合氧原子，所以，n（H⁺）减小；阳极发生氧化反应，发生的反应为VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺．

解答： 解：（1）①已知：①2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）═2H₂SO₄（l）△H=-457kJ?mol^-1
②SO₃（g）+H₂O（l）═H₂SO₄（l）△H=-130kJ?mol^-1据盖斯定律，①-2×②得：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-197KJ/mol；催化剂能降低反应的活化能，所以使用V₂O₅作催化剂后该反应逆反应的活化能降低，故答案为：-197；减小；
②SO₂是还原剂，SeO₂是氧化剂，Se由+4价变为0价，当有1molSe生成时，应转移4mol电子，据电子守恒可写出反应方程式为：2SO₂+SeO₂+2H₂O=2H₂SO₄+Se，
故答案为：4；2SO₂+SeO₂+2H₂O=2H₂SO₄+Se；
（2）①电池正极反应式为：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，与负极反应式：V²⁺-e^-=V³⁺，相加即可得总反应方程式为：VO₂⁺+2H⁺+V²⁺=VO²⁺+H₂O+V³⁺，放电时M电极发生还原反应，充电时必须发生氧化反应，解电源的正极，故答案为：VO₂⁺+2H⁺+V²⁺=VO²⁺+H₂O+V³⁺；正；
②充电是电解过程，阴极区第一步VO²⁺转化为V³⁺；需要氢离子结合氧原子，所以，n（H⁺）减小；阳极发生氧化反应，发生的反应为VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺，故答案为：减小；VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺．

点评：本题考查了盖斯定律及氧化还原反应中的电子守恒，关于电池，在原电池中负极失去电子，为还原剂发生氧化反应，正极得到电子，为氧化剂发生还原反应，在电解池中，与电源正极相连为阳极，发生氧化反应，失去电子，与电源负极相连的阴极，发生还原反应，得到电子．