Question

1．有人用全钒液流电池：VO2++V²⁺+2H⁺$?_{充电}^{放电}$VO²⁺+H₂O+V³⁺，在空气中电解水（酸性条件下）的方法，阳极制得臭氧，阴极制得过氧化氢，电解总方程式为3H₂O+3O₂═3H₂O₂+O₃，其中H₂O₂只为还原产物．下列说法正确的是（　　）

• A． 原电池放电时正极反应为VO₂⁺+2H⁺+e-═VO²⁺+H₂O
• B． 充电时阴极反应为V²⁺-e-═V³⁺
• C． 电解池的阴极反应式为3O₂+6H₂O+6e-═3H₂O₂+6OH^-
• D． 电解池中生成22.4 L O₃（标准状况）时，转移3 mol电子

Answer 1

分析 A．放电时电池反应式为VO2++V²⁺+2H⁺=VO²⁺+H₂O+V³⁺，正极上VO₂⁺得电子发生还原反应；
B．充电时电池反应式为VO²⁺+H₂O+V³⁺=VO2++V²⁺+2H⁺，阴极上V³⁺得电子发生还原反应；
C．电解池中阳极反应为3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，阴极反应为6H⁺+3O₂+6e^-=3H₂O₂；
D．电解池中生成标况下22.4L臭氧即生成1mol臭氧时，根据臭氧和转移电子之间的关系式计算转移电子数．

解答 解：A．放电时电池反应式为VO2++V²⁺+2H⁺=VO²⁺+H₂O+V³⁺，正极上VO₂⁺得电子发生还原反应，正极反应式为VO₂⁺+2H⁺+e-═VO²⁺+H₂O，故A正确；
B．充电时电池反应式为VO²⁺+H₂O+V³⁺=VO2++V²⁺+2H⁺，阴极上V³⁺得电子发生还原反应，电极反应式为V³⁺+e-═V²⁺，故B错误；
C．电解质溶液呈酸性，所以阴极不能有 OH^-生成，阴极反应为6H⁺+3O₂+6e^-=3H₂O₂，故C错误；
D．电解池中生成标况下22.4L臭氧即生成1mol臭氧时，根据3H₂O+3O₂═3H₂O₂+O₃知，转移6mol电子，故D错误；
故选A．

点评 本题考查原电池和电解池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断能力，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，易错选项是D．