Question

（2012?泰州二模）某種鉛酸蓄電池具有廉價、長壽命、大容量的特點(diǎn)，它使用的電解質(zhì)是可溶性的甲基磺酸鉛，電池的工作原理：
Pb+PbO₂+4H⁺

放電  .

充電

2Pb²⁺+2H₂O．
（1）放電時，正極的電極反應(yīng)式為

4H⁺+PbO₂+2e^-=Pb²⁺+2H₂O

；充電時，Pb電極應(yīng)該連接在外接電源的

負(fù)極

（填“正極”或“負(fù)極”）．
（2）工業(yè)用PbO₂來制備KClO₄的工業(yè)流程如下：

①寫出NaClO₃與PbO₂反應(yīng)的離子方程式：

PbO₂+ClO₃^-+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^-+H₂O

．
②工業(yè)上可以利用濾液Ⅰ與KNO₃發(fā)生反應(yīng)制備KClO₄的原因是

KClO₄的溶解度較小

．
（3）PbO₂會隨溫度升高逐步分解，稱取23.9gPbO₂，其受熱分解過程中各物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度的變化如圖所示．

若在某溫度下測得剩余固體的質(zhì)量為22.94g，則該溫度下PbO₂分解所得固體產(chǎn)物的組成為

Pb₂O₃和Pb₃O₄

（寫化學(xué)式），其物質(zhì)的量之比為

1：1

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)電池反應(yīng)，放電過程是原電池反應(yīng)，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；充電過程是電解池，鉛做電解池陰極；
（2）①PbO₂和ClO₃^-反應(yīng)得到KClO₄，流程圖分析反應(yīng)在酸性溶液中進(jìn)行，依據(jù)元素化合價變化分析可知，鉛元素化合價降低為+2價，利用已知守恒，電荷守恒配平寫出；
②增大鉀離子濃度高氯酸鉀析出晶體；
（3）依據(jù)圖象分析，結(jié)合元素守恒計算得到；

解答：解：（1）放電過程是原電池反應(yīng)，正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為4H⁺+PbO₂+2e^-=Pb²⁺+2H₂O；充電過程是電解池，原電池中的負(fù)極鉛連接電源負(fù)極做電解池陰極；
故答案為：4H⁺+PbO₂+2e^-=Pb²⁺+2H₂O  負(fù)極；
（2）①依據(jù)流程分析，二氧化鉛是氧化劑把氯酸鉀氧化為高氯酸鉀，鉛元素化合價降低為二價，反應(yīng)在酸性溶液中進(jìn)行，反應(yīng)的離子方程式為：PbO₂+ClO₃^-+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^-+H₂O；
故答案為：PbO₂+ClO₃^-+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^-+H₂O；
②由于KClO₄的溶解度較小，加入硝酸鉀，鉀離子濃度增大，高氯酸鉀析出晶體；
故答案為：KClO₄的溶解度較��；
（3）23.9gPbO₂物質(zhì)的量=

23.9g

239g/mol

=0.1mol，其中氧原子為0.2mol，圖象中A點(diǎn)固體質(zhì)量減少=23.9g-23，1g=0.8g，減少的是氧元素質(zhì)量為0.05mol，所以剩余氧原子物質(zhì)的量=0.2mol-0.05mol=0.15mol，剩余鉛和氧原子物質(zhì)的量之比=0.1mol：0.15mol=2：3，對應(yīng)A點(diǎn)位置為Pb₂O₃；B點(diǎn)固體減少=23.9g-22.83g=1.07g，減少的氧原子物質(zhì)的量=

1.07g

16g/mol

=0.07mol，剩余氧原子物質(zhì)的量=0.2mol-0.07mol=0.13mol，反應(yīng)剩余鉛和氧原子物質(zhì)的量之比=0.1mol：0.13mol≈3：4，剩余固體22.94g，介于AB之間，所以固體是Pb₂O₃和Pb₃O₄ 的混合物，設(shè)Pb₂O₃物質(zhì)的量為x，Pb₃O₄ 物質(zhì)的量為y，得到2x+3y=0.1  3x+4y=0.2-

23.9-22.94

16

=0.14
解得：x=y=0.02
物質(zhì)的量之比為1；1；
故答案為：Pb₂O₃和Pb₃O₄  1：1；

點(diǎn)評：本題以PbO₂為情景設(shè)計考查原電池原理的應(yīng)用，反應(yīng)流程分析判斷，有關(guān)圖象分析和元素守恒的計算是解題關(guān)鍵，題目難度較大；