Question

（18分）钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。

（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂。 ’

①已知25℃．10lkPa时：

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（1）=2H2SO4（1） △H = -457kJ·mol-l

SO3（g）+H2O（1）=H2SO4（1） △H= -130kJ·mol-l

则反应2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）的△H= kJ·mol-l。使用V2O5作催化剂后该反应逆反应的活化能 （填“增大”、“不变”或“减小”）。

②SO2水溶液可与SeO2反应得到硫酸，当有79gSe生成时，转移电子的物质的量为 mol，此反应的化学方程式是 。

（2）全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO42－。电池放电时，负极的电极反应为：

V2+－e一=V3+。

①电池放电时的总反应方程式为 。

充电时，电极M应接电源的 极。

②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO2+转化为V3+；第二步V3+转化为V2+。则第一步反应过程中阴极区溶液n（H+） （填“增大”、“不变”或“减小”），阳极的电极反应式为： 。

 

Answer 1

（18分）

（1）①—197（2分） 减小（2分）

② 4（2分） 2SO2+SeO2+2H2O=2H2SO4+Se（2分）

（2）①VO2++V2++2H+=VO2++V3++H2O（3分） 正极（2分）

②减小（2分） VO2++ H2O—e?= VO2++2H+（3分）

【解析】

试题分析：（1）①根据盖斯定律，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）的△H= -457kJ·mol-l—2×（-130kJ·mol-l）=—197 kJ·mol-l；使用催化剂，降低活化能，使反应速率加快。

②Se元素由+4价降低为0，所以当有79gSe生成时，转移转移电子的物质的量为：79g÷79g/mol×4=4mol；根据氧化还原反应规律，SO2、SeO2、H2O反应生成H2SO4和Se，配平可得化学方程式：2SO2+SeO2+2H2O=2H2SO4+Se

（2）①根据电池结构图，正极上VO2+得电子生成VO2+，所以放电时的总反应方程式为：VO2++V2++2H+=VO2++V3++H2O；电极M为电池的正极，充电时应接电源的正极。

②第一步VO2+转化为V3+的电解方程式为：VO2++4H++2e?= V3++2H2O，消耗了H+，所以阴极区溶液n（H+）减小；阳极上VO2+失电子生成VO2+，所以电极方程式为：VO2++ H2O—e?= VO2++2H+。

考点：本题考查盖斯定律、催化剂、原电池和电解池原理、氧化还原反应方程式的书写及电子转移的计算。