Question

（18分）釩（V）及其化合物廣泛應用于工業催化、新材料和新能源等領域。
（1）V₂O₅是接觸法制硫酸的催化劑。    ’   
①已知25℃．10lkPa時：
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（1）=2H₂SO₄（1）      △H = -457kJ·mol^-l
SO₃（g）+H₂O（1）=H₂SO₄（1） △H= -130kJ·mol^-l
   則反應2SO₂（g）+O₂（g）      2SO₃（g）的△H=       kJ·mol^-l。使用V₂O₅作催化劑后該反應逆反應的活化能      （填“增大”、“不變”或“減小”）。
②SO₂水溶液可與SeO₂反應得到硫酸，當有79gSe生成時，轉移電子的物質的量為      mol，此反應的化學方程式是                           。
（2）全釩液流電池的結構如圖所示，其電解液中含有釩的不同價態的離子、H⁺和SO₄^2－。電池放電時，負極的電極反應為：
V²⁺－e^一=V³⁺。

①電池放電時的總反應方程式為            。
充電時，電極M應接電源的            極。
②若電池初始時左、右兩槽內均以VOSO₄和H₂SO₄的混合液為電解液，使用前需先充電激活，充電過程陰極區的反應分兩步完成：第一步VO²⁺轉化為V³⁺；第二步V³⁺轉化為V²⁺。則第一步反應過程中陰極區溶液n（H⁺）      （填“增大”、“不變”或“減小”），陽極的電極反應式為：               。

Answer 1

（18分）
（1）①—197（2分） 減小（2分）
② 4（2分）  2SO₂+SeO₂+2H₂O=2H₂SO₄+Se（2分）
（2）①VO₂⁺+V²⁺+2H⁺=VO²⁺+V³⁺+H₂O（3分） 正極（2分）
②減小（2分） VO²⁺+ H₂O—e?= VO₂⁺+2H⁺（3分）

試題分析：（1）①根據蓋斯定律，2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）的△H= -457kJ·mol^-l—2×（-130kJ·mol^-l）=—197 kJ·mol^-l；使用催化劑，降低活化能，使反應速率加快。
②Se元素由+4價降低為0，所以當有79gSe生成時，轉移轉移電子的物質的量為：79g÷79g/mol×4=4mol；根據氧化還原反應規律，SO₂、SeO₂、H₂O反應生成H₂SO₄和Se，配平可得化學方程式：2SO₂+SeO₂+2H₂O=2H₂SO₄+Se
（2）①根據電池結構圖，正極上VO₂⁺得電子生成VO²⁺，所以放電時的總反應方程式為：VO₂⁺+V²⁺+2H⁺=VO²⁺+V³⁺+H₂O；電極M為電池的正極，充電時應接電源的正極。
②第一步VO²⁺轉化為V³⁺的電解方程式為：VO₂⁺+4H⁺+2e?= V³⁺+2H₂O，消耗了H⁺，所以陰極區溶液n（H⁺）減小；陽極上VO²⁺失電子生成VO₂⁺，所以電極方程式為：VO²⁺+ H₂O—e?= VO₂⁺+2H⁺。