Question

釩（V）及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化，新材料和心能源等領(lǐng)域．
（1）全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如圖所示，已知：該電池中的電解質(zhì)溶液呈酸性，溶液中各離子的顏色如下：V²⁺：紫色，V³⁺：綠色，VO²⁺：藍色，VO₂⁺：黃色．
①當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應(yīng)式為

 

②放電過程中，右槽溶液顏色逐漸由

 

色變?yōu)?div id="uaynp0t" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

色．
（2）外接電源是一個原電池裝置，其負極通入的是甲烷，正極通入的是空氣，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則負極的電極反應(yīng)式為

 

當電路中通過0.6mol電子時，最少要通入標準狀況下的空氣

 

L（已知氧氣占空氣總結(jié)的20%）．

Answer 1

考點：電解原理

專題：

分析：（1）①當左槽溶液逐漸由黃（VO₂⁺）變藍（VO²⁺），發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)為原電池的正極；
②放電過程中，為原電池，右槽電極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）燃料電池負極燃料甲烷失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
正極氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)正極的電極反應(yīng)式計算需要空氣的體積．

解答： 解：（1）①當左槽溶液逐漸由黃（VO₂⁺）變藍（VO²⁺），VO₂⁺得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，為原電池的正極，電極反應(yīng)式為：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O；
故答案為：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O；
②放電過程中，為原電池，右槽電極為負極，V²⁺失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成V³⁺，顏色由紫色變?yōu)榫G色；
故答案為：紫；綠；
（2）甲烷燃料電池中，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-=C0₃^2-+7H₂0；
正極氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，當電路中通過0.6mol電子時，設(shè)需要空氣的體積為V則：
    O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
22.4L   4
V×20%   6mol    22.4：0.2V=4：6  解得V=168L；
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=C0₃^2-+7H₂0；168．

點評：本題考查了原電池、電解池電極反應(yīng)式的書寫和相關(guān)計算，明確原電池、電解池工作原理，把握電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒是解題關(guān)鍵，題目難度中等．