7，（2010重庆）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置

Question

其原理如图所示。

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 ．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色．
③放电过程中氢离子的作用是 和 ；充电时若转移的电子数为3.01 1023个，左槽溶液中n(H+)的变化量为 ．
我的问题是：
请详细分析此装置，及装置的作用，请详细解析每一空，谢谢！

Answer 1

首先来看装置：这是一个可充电的电池装置，也就是我们常说的“二次电池”。其充电时，左槽连接外接电源的正极，右槽连接外接电源的负极；放电时，左槽作为原电池正极，右槽作为原电池负极。

 

反应式：（VO2）+ + e-  + 2H+  == （VO）2+  +  H2O

解析：括号仅用做区分二者，书写时无需带上。由于给出溶液颜色由黄到蓝，根据题目可知离子由VO2 + 变化到 VO 2+。在VO2  + 中，V为+5价，得1电子生成+4价的VO 2+ 。由于交换膜只允许H+通过，因此配平时用H+和H2O对两侧进行补齐。

充电时，右槽溶液由绿色变为紫色。

解析：右槽连接外接电源的负极，得电子，化合价降低。因此可判断电对中V 3+得电子生成了V 2+ 。 溶液由绿色变为紫色。

H+的作用是：形成闭合的内电路，与VO2  +  反应生成H2O和VO 2+ 。左槽溶液中H+的变化量也是3.01*10^23

解析：放电过程可简化为一原电池，原电池需要闭合回路，其中便包含闭合的内电路。而H+是自由移动的离子，可连接内电路。H+是+1价的，而电子带一个单位的负电荷，因此H+变化量与转移电子数是相等的。

 

希望能够帮助到你~
如有疑惑，欢迎追问

Answer 2

这个电池其实有点类似于那个铅蓄电池，远离类似
+5价的V的VO2+离子的电子，V2+离子失去电子，则为其放电过程，如此
①VO2+（黄色的那个） +e-(电子)+2H+=VO2+ （蓝色的那个）+H2O
②充电过程，右槽V3+得到电子变为V2+，所以颜色变化为绿色变为紫色
3 H+的主要作用是像盐桥那样使左右两边形成闭合回路，同时它还与O2-反应产生水
3.011023个也就是0.5mol，那么变化量自然也是0.5mol