Question

【題目】Ⅰ、全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖：

請回答下列問題：

（1）釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)為正極和負極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)為 V2＋＋VO＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O。放電時的正極反應(yīng)式為______________________，充電時的陰極反應(yīng)式為_____________。

（2）釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是________。

a．VO、VO2＋混合液 b．V3＋、V2＋混合液 c．VO溶液

d．VO2＋溶液 e．V3＋溶液 f．V2＋溶液

Ⅱ、氫氣的制備和存儲是氫氧燃料電池能否有效推廣的關(guān)鍵技術(shù)。有人提出利用光伏發(fā)電裝置電解尿素的堿性溶液來制備氫氣。光伏發(fā)電是當今世界利用太陽能最主要方式之一。圖1為光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置，圖2為電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。

（1）圖1中N型半導(dǎo)體為__________(填“正極”或“負極”)

（2）該系統(tǒng)工作時，A極的電極反應(yīng)式為________________

（3）若A極產(chǎn)生7．00gN2，則此時B極產(chǎn)生________L H2(標況下)。

Answer 1

【答案】 VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O V3＋＋e－===V2＋ acd 負極 CO(NH2)2+8OH－ - 6e－= CO32－+N2+ 6 H2O 16．8

【解析】Ⅰ、（1）原電池中正極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時的正極反應(yīng)為VO2＋＋2H＋＋e－＝VO2＋＋H2O；充電時，陰極反應(yīng)為放電時負極反應(yīng)的逆反應(yīng)，故為V3+得電子生成V2+的反應(yīng)，電極反應(yīng)式為V3＋＋e－＝V2＋；（2）充電時陽極反應(yīng)式為VO2＋＋H2O－e－＝VO2＋＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，因此正極電解液可能是選項acd中的微粒，答案選acd；

Ⅱ、①該電池反應(yīng)時，氮元素化合價由－3價變?yōu)?/span>0價，H元素化合價由+1價變?yōu)?/span>0價，則氮元素被氧化，氫元素被還原，所以生成氮氣的電極A是陽極，生成氫氣的電極B是陰極，則圖1中N型半導(dǎo)體為負極，P型半導(dǎo)體為正極；②A極為陽極，電極反應(yīng)式為：CO(NH2)2+80H－－6e－＝CO32－+N2↑+6H2O；③A極為陽極，電極反應(yīng)式為：CO(NH2)2+80H－－6e－＝CO32－+N2↑+6H2O，若A極產(chǎn)生7.00g即0.25molN2，則轉(zhuǎn)移電子是1.5mol，此時B極產(chǎn)生氫氣，B電極反應(yīng)為：2H2O+2e－＝H2↑+2OH－，轉(zhuǎn)移1.5mol電子，產(chǎn)生氫氣的體積是： ×22.4L/mol=16.8L。