Question

【題目】大力發(fā)展電動汽車，可以有效控制空氣污染。目前機動車常使用的電池有鉛蓄電池、鋰電池等。

I．鉛蓄電池充放電的總反應(yīng)為：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。鋰硫電池充放電的總反應(yīng)為：2Li＋SLi2S。

(1)鉛蓄電池的負極材料為________________________。

(2)當消耗等質(zhì)量的負極活性物質(zhì)時，鋰硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的___________倍。(保留三位有效數(shù)字)

II．由方鉛礦(PbS)制備鉛蓄電池電極材料(PbO2)的方法如下：

(3)步驟①酸溶時,為提高酸溶速率,可采取的措施是____________ (任寫一條)。

(4)已知 25℃時，Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13。若步驟②沉鉛后的濾液中c(Pb2+)＝1.82×10-6 mol·L－1，則此時c()＝_____________ mol·L-1。

(5)步驟③向PbSO4中加Na2CO3溶液會發(fā)生：PbSO4(s)＋(aq)=PbCO3(s)＋(aq)。列式并計算該反應(yīng)此溫度下的平衡常數(shù)K＝______________(寫出K的表達式、代入數(shù)據(jù)、算出結(jié)果、保留三位有效數(shù)字)

(6)以石墨為電極電解Pb(NO3)2溶液也可以制得PbO2。PbO2將在__________極生成(填“陰”或“陽”)；而另一極存在電極反應(yīng)Pb2＋＋2e－=Pb，故Pb元素的利用率較低。若在Pb(NO3)2溶液中加入適量Cu(NO3)2則可有效利用Pb2＋，其理由是_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】Pb 14.8 將礦石粉碎、提高酸的濃度、升高溫度(任寫一條)。 0.01mol·L-1 1.25×105 陽 銅離子在陰極放電生成單質(zhì)銅，避免了鉛離子放電，從而大大提高鉛離子的利用率

【解析】

I．（1）放電時，鉛蓄電池的負極發(fā)生氧化反應(yīng)，鉛離子與溶液中的硫酸根離子生成難溶的硫酸鉛，電極反應(yīng)式為：Pb-2e－+SO42－=PbSO4，鉛蓄電池的負極材料為Pb。

（2）鉛蓄電池中鉛是負極，207g鉛消耗時轉(zhuǎn)移2mol e－，故鋰硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的：207÷14=14.8倍；

Ⅱ．（3）①酸溶時，為提高酸溶速率，可采取的措施是將礦石粉碎、提高酸的濃度、升高溫度(任寫一條)。

（4）已知25℃時，Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13。若步驟②沉鉛后的濾液中c(Pb2+)＝1.82×10-6 mol·L－1，則此時c()＝1.82×10－8÷1.82×10-6=0.01mol·L-1。

（5）平衡常數(shù)K= = ==1.25×105；

（6）電解時，陽極上鉛離子失電子和水反應(yīng)生成二氧化鉛，電極反應(yīng)式為Pb2＋+2H2O-2e－=PbO2↓+4H＋，陰極發(fā)生Pb2＋+2e－=Pb，加入硫酸銅，銅離子在陰極放電生成單質(zhì)銅，避免了鉛離子放電，從而大大提高鉛離子的利用率。