Question

全釩液流電流具有能量轉(zhuǎn)化率高、蓄電容量大、免維護等優(yōu)點，是未來鋰電池的替代產(chǎn)品．其工作原理如圖所示，其中A、B均為惰性電極；H⁺交換膜左側(cè)電解液：VO₂⁺、VO²⁺、H⁺、SO₄^2-，H⁺交換膜右側(cè)電解液：V³⁺、V²⁺、H⁺、SO₄^2-．請回答下列問題：
（1）B電極為電池的

 

，其電極反應(yīng)式為

 

．
（2）電池充電時，溶液中的H⁺通過交換膜

 

（填“向左”或“向右”）移動，寫出陽極的電極反應(yīng)式：

 

．
（3）當(dāng)用該電池電解冶煉銅時，粗銅應(yīng)與

 

（填“A”或“B”）極相連．當(dāng)陰極質(zhì)量增加16g時，理論上交換膜左側(cè)H⁺的物質(zhì)的量減小

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）根據(jù)電子流到方向判斷兩極，寫出B電解的電極反應(yīng)式；
（2）當(dāng)電池充電時，A電極上VO²⁺失去電子生成VO₂⁺，A為陽極、B為陰極；
（3）電解精煉銅時，粗銅與電源正極相連，該原電池的A為正極、B為負極；陰極增重的為Cu的質(zhì)量，根據(jù)電子守恒計算出轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，再經(jīng)過電極反應(yīng)式計算出交換膜左側(cè)H⁺減少的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）根據(jù)圖示可知，A極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，則A為正極、B為負極；B電極V²⁺失去電子生成V³⁺，電極反應(yīng)式為：V²⁺-e^-=V³⁺，
故答案為：負極；V²⁺-e^-=V³⁺；
（2）充電時，電子流到方向與放電相反，A電極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則A為陽極，陽極電極上發(fā)生反應(yīng)為：VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺；氫離子帶有正電荷，與電流方向相同，在溶液中氫離子通過交換膜向右移動，
故答案為：向右；VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺；
（3）當(dāng)用該電池電解冶煉銅時，粗銅應(yīng)與電源的正極相連，該電池的A為正極，則粗銅應(yīng)該與A相連；陰極增重的16g為Cu的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為：

16g

64g/mol

=0.25mol，生成0.25mol銅需要轉(zhuǎn)移0.5mol電子，根據(jù)反應(yīng)VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O可知，轉(zhuǎn)移0.5mol電子會消耗1mol氫離子，
故答案為：A；1mol．

點評：本題考查了原電池、電解池工作原理，題目難度中等，明確原電池、電解池工作原理為解答關(guān)鍵，注意掌握兩極的判斷方法，能夠正確書寫電極反應(yīng)式．