Question

（1）北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料主要是丙烷，若以硫酸溶液为电解质溶液，两极分别通入丙烷和空气，形成燃料电池，则反应总方程式为

 

．
（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂．某种原电池可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，已知该反应的负极反应为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，则正反应式为

 

．有人提出可以用相同的道理设计反应2CO=2C+O₂来消除CO的污染．请你判断是否可行并说出理由：

 

．
（3）全矾液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置（如图所示，a、b均为惰性电极），已知：V²⁺为紫色，v³⁺为绿色，VO²⁺为蓝色，VO₂⁺为黄色，放电开始时溶液中的c（H⁺）为1mol/L．当充电时，右槽溶液颜色由绿色变为紫色．则：①充电时b电极连接的是外接电源的

 

极，左槽溶液颜色由

 

色变为

 

色；②放电过程中，a极为

 

极．a极的反应式为

 

，当左槽溶液的n（H⁺）变化了0.2mol时，放电转移了

 

mol电子．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）燃料电池的总反应方程式是燃料燃烧的过程；
（2）阴极发生还原反应，CO₂被还原生成CO，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式，根据吉布斯自由能的大小判断反应能否进行；
（3）①全矾液流电池充电过程是电解池的工作原理，阳极上发生失电子的氧化反应，右槽中是阴极反应，发生失去电子的氧化反应；
②放电时，正极上的反应：VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，负极上发生V²⁺-2e^-=V³⁺的反应．

解答： 解：（1）在酸性环境下，丙烷燃料电池的总反应方程式是燃料燃烧的过程，即C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O，故答案为：C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O；
（2）总反应式为2CO₂=2CO+O₂，阳极反应为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，总反应式减去阳极反应式得阴极反应式，所以阴极反应为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-，反应2CO=2C+O₂（△H＞0、△S＜0），则△G=△H-T?△S＞0，反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行，
故答案为：2CO₂+4e^-+2H₂O=2CO+4OH^-；不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行；
（3）①充电过程中，a极是电解池的阳极，充电时和电源的正极相接，该极上发生失电子的氧化反应，b极是阴极，和电源的负极相连，充电时，左槽是电解池的阳极，该极上发生失电子的氧化反应，VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺，颜色由蓝色边为黄色，故答案为：负；蓝；黄；
②根据题意，放电时左槽溶液颜色由黄色变为蓝色，即VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，发生得电子的还原反应，所以a电极是正极，质子交换膜是允许氢离子通过的隔膜，放电时，正极上的反应：VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，负极上发生V²⁺-2e^-=V³⁺的反应，当转移1.0mol电子时共有1.0mol H⁺从右槽移进左槽，即当左槽溶液的n（H⁺）变化了0.2mol时，放电转移了0.2mol电子，故答案为：正；VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O；0.2．

点评：本题涉及燃料电池以及二次电池的工作原理知识，属于综合知识的考查题，难度不大．