Question

【題目】全釩液流儲能電池是利用不同價態離子對的氧化還原反應來實現化學能和電能相互轉化的裝置，其原理如圖1所示．

①當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為　___ ．

②充電過程中，右槽溶液顏色逐漸___ 色變為___ 色．

③放電過程中氫離子的作用是___ ___ ；充電時若轉移的電子數為3.01×1023個，左槽溶液中n（H+）的變化量為　___ 　．

（1）若負載是鍍銅的電鍍槽，則純銅應該連接___ 槽（填左或右）中的電極．

（2）若負載是用石墨作電極，用3mol/L KCl和0.5mol/L Al2（SO4）3的混合溶液作電解液的電解池時，圖2電解變化的曲線合理的是___

（3）電解法處理污水已經得到廣泛的應用．若負載是酸性介質中將有毒的Cr2O72﹣轉變為Cr3+的電解池．裝置如圖3所示，請用文字描述其工作原理___

（4）若負載是進行三電極法污水處理的電解池原理如圖4所示，增加的鐵電極的可能作用是___

Answer 1

【答案】 VO2++2H++e﹣=VO2++H2O 綠 紫 參與正極反應 通過交換膜定向移動使溶液成電中性 0.5mol 左 AD 陽極的金屬鐵放電得到的亞鐵離子將Cr2O72﹣還原為Cr3+ 產生促使污物聚沉的Fe（OH）3

【解析】①當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為VO2++2H++e-=VO2++H2O，說明此時為原電池，且為原電池的正極，故答案為：VO2++2H++e-=VO2++H2O；

②充電過程中，右槽連接的是電源負極，為電解池的陰極，電極反應式為V3++e-=V2+，V3+為綠色，V2+為紫色，故可以看到右槽溶液顏色逐漸由綠色變為紫色，故答案為：綠；紫；

③放電過程中，電極反應式為VO2++2H++e-=VO2++H2O，氫離子的作用是充電時，參與正極反應，通過交換膜定向移動使溶液成電中性；左槽發生的反應為VO2++H2O=VO2++2H++e-，當轉移電子為3.01×1023個即為0.5 mol電子時，生成氫離子為0.5mol，則氫離子變化0.5mol，故答案為：參與正極反應；通過交換膜定向移動使溶液成電中性；0.5mol；

(1)若負載是鍍銅的電鍍槽，則純銅為陽極，應該連接電源的正極，即左槽，故答案為：左；

(2)假設混合溶液的體積為1L，則n(Cl-)=0.3mol，n(Al3+)=0.1mol，離子放電順序為H+＞Al3+＞Na+，Cl-＞OH-＞SO42-，陽極發生：2Cl--2e-═Cl2↑，Cl-離子全部放電，失去0.3mol電子，陰極反應為2H++2e-═H2↑，得到0.3mol電子，生成0.3molOH-，發生Al3++3OH-═Al(OH)3↓，剩余溶液為K2SO4，溶液呈中性，pH=7，繼續電解，為電解水，溶液pH不變，沉淀不溶解，所以圖2電解變化的曲線合理的是AD，故答案為：AD；

(3)鐵電極連接原電池的正極，為電解池的陽極，則鐵失去電子生成亞鐵離子，亞鐵離子將Cr2O72-還原為Cr3+，發生反應為：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案為：陽極的金屬鐵放電得到的亞鐵離子將Cr2O72-還原為Cr3+；

(4)根據圖示可知，陽極為C時生成氯氣，陽極為Fe時溶液中產生亞鐵離子，亞鐵離子與氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵易被氯氣氧化成氫氧化鐵，氫氧化鐵具有很強吸附性，可以凈水，故答案為：產生促使污物聚沉的Fe(OH)3。