Question

鉛蓄電池是常見的一種二次電池，因其價格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和適于大電流放電等特點，被廣泛應用于汽車、通信、電力、鐵路、電動車等各個領域．其電池組成為（+）PbO₂，PbSO₄|硫酸溶液|PbSO₄，Pb（-）
（1）該電池放電時負極的電極反應式為：

 

．放電時的正極材料在充電時應作為電解池的

 

極，該電極（充電）的電極反應為

 

．事實證明，當硫酸溶液的密度降低到1.18g/cm³時就應充電，當升到1.28g/cm³時就應停止充電，設此過程中電池容積保持不變?yōu)?L，則從開始充電到充電結束時電子轉移總數為

 

mol．
（2）當電解液的密度為A g/cm³，硫酸質量分數為50%時，此時硫酸的物質的量濃度為

 

mol/L（用含A的式子表示，式中只能出現一個數字）．
（3）四價鉛具有強氧化性，表現在PbO₂不溶于濃硝酸但溶于濃鹽酸．但二價鉛比較穩(wěn)定．Pb₃O₄可看成由兩種氧化物組成，試寫出它的氧化物形式

 

．試寫出Pb₃O₄分別溶于濃硝酸和濃鹽酸的化學方程式

 

、

 

．

Answer 1

考點：常見化學電源的種類及其工作原理,氧化還原反應

專題：

分析：（1）原電池的負極上發(fā)生失電子的氧化反應，二次電池充電時，正極和電源的正極相接，在電解池的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應，根據電子守恒計算轉移電子的量即可；
（2）根據質量分數和物質的量濃度之間的關系：c=

1000ρw%

M

來計算；
（3）Pb₃O₄中Pb的化合價有+2和+4價，+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃鹽酸，+2價的鉛具有還原性，能被強氧化劑氧化，據此書寫方程式．

解答： 解：（1）原電池的負極上發(fā)生失電子的氧化反應，即Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，二次電池充電時，正極和電源的正極相接，放電時的正極材料在充電時應作為電解池的陽極，在電解池的陽極上發(fā)生失電子的氧化反應：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-，實際反應中，硫酸溶液的密度降低到1.18g/cm³時就應充電，當升到1.28g/cm³時就應停止充電，設此過程中電池容積保持不變?yōu)?L，則該過程溶液質量增加了1.28×5000-1.18×5000=500g，充電時，原來溶液是2H₂O 后來是2H₂SO₄，反應溶液質量增加為160，根據電池反應Pb+2H₂SO₄+PbO₂?2PbSO₄+2H₂O，轉移電子2e^-～160g
則：

160

500

=

2

x

，解得：x=6.25，故答案為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；陽；PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-；6.25；
（2）c=

1000ρw%

M

=

1000A×50%

98

=5.1Amol/L，故答案為：5.1A；
（3）Pb₃O₄中Pb的化合價有+2和+4價，+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃鹽酸，即Pb₃O₄+8HCl=3PbCl₂+Cl₂+4H₂O，+2價的鉛具有還原性，能被強氧化劑硝酸氧化，即Pb₃O₄+4HNO₃=2Pb（NO₃）₂+PbO₂+2H₂O，故答案為：PbO₂?2PbO；Pb₃O₄+4HNO₃=2Pb（NO₃）₂+PbO₂+2H₂O、Pb₃O₄+8HCl=3PbCl₂+Cl₂+4H₂O．

點評：本題考查學生原電池、電解池的工作原理以及氧化還原反應的基本知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．