Question

目前機動車使用的電池品種不少，其中鉛蓄電池的使用量最大．
I．鉛蓄電池的電極材料分別是Pb和PbO₂，電解質(zhì)溶液為稀硫酸．鉛蓄電池充放電的
總反應(yīng)方程式為：PbO₂+Pb+2H₂SO₄

充電

放電

 2PbSO₄+2H₂O，請根據(jù)上述情況判斷：
（1）電池的負極材料是

 

．
（2）充電時，鉛蓄電池陽極的電極反應(yīng)式為

 

．
Ⅱ．鉛蓄電池使用量的急速增加引起鉛污染日益嚴重，工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的一種工藝流程如下：

已知：K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-5，K_sp（PbSO₃）=3.3×10^-14
請回答下列問題：
（3）為提高步驟①的化學(xué)反應(yīng)速率，你認為可采取的措施是

 

（寫一條即可）．
（4）寫出步驟①中PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=

 

．
（5）步驟①中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（6）步驟③從母液可獲得的副產(chǎn)品為

 

（寫化學(xué)式）．
（7）已知：PbCO₃在一定條件下可制得PbO，PbO通過進一步反應(yīng)可制得Pb，寫出一個由PbO生成Pb的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：I．（1）根據(jù)電池反應(yīng)式知，放電時，Pb元素化合價由0價、+4價變?yōu)?2價，Pb失電子化合價升高，為負極；（2）充電時，陽極上PbSO₄失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
II．將廢蓄電池預(yù)處理，然后向含鉛渣泥中加入Na₂SO₃、Na₂CO₃和H₂O，Na₂SO₃和PbO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成PbSO₄，因為Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃，過濾、洗滌沉淀得到PbCO₃，母液中含有Na₂SO₄、NaOH，所以可以得到副產(chǎn)品Na₂SO₄和NaOH，
（3）改變反應(yīng)速率可以通過改變反應(yīng)物濃度、反應(yīng)物溫度等實現(xiàn)；
（4）PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=

c(Ba2+)．c(SO42-)

c(Ba2+)．c(CO32-)

；
（5）亞硫酸鈉和二氧化鉛、碳酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碳酸鉛、硫酸鈉和NaOH；
（6）從母液可獲得的副產(chǎn)品為硫酸的鈉鹽、燒堿；
（7）高溫條件下，PbO被CO還原生成Pb．

解答： 解：I．（1）根據(jù)電池反應(yīng)式知，放電時，Pb元素化合價由0價、+4價變?yōu)?2價，Pb失電子化合價升高發(fā)生氧化反應(yīng)而為負極，故答案為：負極；
（2）充電時，陽極上PbSO₄失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺，故答案為：PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺；
II．將廢蓄電池預(yù)處理，然后向含鉛渣泥中加入Na₂SO₃、Na₂CO₃和H₂O，Na₂SO₃和PbO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成PbSO₄，因為Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃，過濾、洗滌沉淀得到PbCO₃，母液中含有Na₂SO₄、NaOH，所以可以得到副產(chǎn)品Na₂SO₄和NaOH，
（3）改變反應(yīng)速率可以通過改變反應(yīng)物濃度、反應(yīng)物溫度、攪拌溶液等實現(xiàn)，
故答案為：充分攪拌、適當(dāng)升高溫度或增大碳酸鈉和亞硫酸鈉濃度；
（4）PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=

c(Ba2+)．c(SO42-)

c(Ba2+)．c(CO32-)

=

c(SO42-)

c(CO32-)

，
故答案為：

c(SO42-)

c(CO32-)

；
（5）亞硫酸鈉和二氧化鉛、碳酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碳酸鉛、硫酸鈉和NaOH，反應(yīng)方程式為PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH，故答案為：PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH；
（6）根據(jù)以上分析知，從母液可獲得的副產(chǎn)品為Na₂SO₄、NaOH，故答案為：Na₂SO₄、NaOH；
（7）高溫條件下，PbO被CO還原生成Pb，反應(yīng)方程式為PbO+CO

高溫  .

Pb+CO₂，
故答案為：PbO+CO

高溫  .

Pb+CO₂．

點評：本題考查混合物的分離和提純和原電池及電解池原理，為高考高頻點，側(cè)重考查學(xué)生分析、推斷、知識運用能力，明確流程圖中各個步驟發(fā)生的反應(yīng)、操作方法、存在的物質(zhì)等知識點即可解答，題目難度中等．