Question

（13分）Ⅰ、碳是地球上含量丰富的元素，其氧化物的研究有着重要意义。

（1）下图是1 mol NO₂和1 mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，写出NO₂和CO反应的热化学方程式   _______________；

（2）试在原图基础上画出加入正催化剂后该反应在反应过程中的能量变化示意图（进行必要的标注）。

Ⅱ、全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。

全钒液流电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子【V^2＋  (紫色）、V^3＋（绿色）、VO^2＋（蓝色）、VO₂⁺（黄色）】为正极和负极电极反应的活性物质

电池总反应为VO^2＋＋V^3＋＋H₂OV^2＋＋VO₂⁺＋2H^＋。

下图是钒电池基本工作原理示意图：

请回答下列问题：

（1）放电时的正极反应式为____       

（2）充电时的阴极反应式为_________   ___                     _____，

充电过程中，电解液的pH          (选填“升高”“降低”或“不变”）。

（3）放电过程中氢离子的作用是______                                ；

若充电时转移电子的数目为6.02×10²³，则左槽溶液中H⁺的变化量为            mol 。

Answer

（13分）每空2分

Ⅰ（1）NO2(g）+ CO(g）= NO(g）+ CO2(g）△H＝－234 kJ/mol

（2）

Ⅱ （1）VO2+＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O （2）V3＋＋e－===V2＋ 降低（1分）

（3）参与正极反应和通过隔膜定向移动沟通内电路 1

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）根据图像可知该反应的反应热是134kJ/mol-368kJ/mol=－234 kJ/mol ，实验该反应的热化学方程式是NO2(g）+ CO(g）= NO(g）+ CO2(g）△H＝－234 kJ/mol ；

（2）加入正催化剂，则降低反应的活化能，所以图象为

；

Ⅱ （1）放电时的正极发生还原反应，元素的化合价降低，则V元素的化合价从+5价降低到+4价，所以正极电极反应式是 VO2+＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O ；

（2）充电时，阴极发生还原反应，根据总反应方程式，则V元素的化合价从+3价降低到+2价，则电极反应式是V3＋＋e－===V2＋；充电过程中，因为阳极产生氢离子，使溶液中氢离子浓度增大，电解液的pH降低；

（3）放电过程中氢离子的作用是参与正极反应和通过隔膜定向移动沟通内电路 ；若充电时转移电子的数目为6.02×1023，物质的量是1mol，阳极（左槽）产生了2mol H+，而槽中间的交换膜只允许H+通过，右槽阴极的电荷数减少1mol，所以有1mol H+移动到右槽，所以最终左槽H+增加了1mol H+，所以变化量为1mol。

考点：考查化学反应与能量的关系，电化学反应原理的应用