Question

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，其原理如图所示．
①当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，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3.01×10²³个，左槽溶液中n（H⁺）的变化量为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：①左槽溶液逐渐由黄变蓝，VO₂⁺转变为VO²⁺，发生还原反应，应为原电池的正极，
②充电过程中，右槽连接电源的负极，发生还原反应，为电解池的阴极，电极反应式为V³⁺+e^-=V²⁺，
③充电时，左槽发生的反应为VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺当转移电子为3.01×10²³个即为0.5 mol电子时，生成氢离子为0.5 mol；

解答： 解：①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，说明此时为原电池，且为原电池的正极，故答案为：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O；
②充电过程中，右槽连接的是电源负极，为电解池的阴极，电极反应式为V³⁺+e^-=V²⁺，V³⁺为绿色，V²⁺为紫色，
故可以看到右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色．
故答案为：绿，紫；
③放电过程中，电极反应式为VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，氢离子的作用是充电时，参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液；左槽发生的反应为VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，当转移电子为3.01×10²³个即为0.5 mol电子时，生成氢离子为0.5mol；氢离子变化0.5mol；
故答案为：参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5mol；

点评：本题考查了电解池中，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，并且根据得失电子守恒计算．