Question

【題目】我國每年產(chǎn)生的廢舊鉛蓄電池約330萬噸。從含鉛廢料（含PbSO4、PbO2、PbO等）中回收鉛，實現(xiàn)鉛的再生，意義重大。一種回收鉛的工藝流程如下：

(1)鉛蓄電池放電時，PbO2作____極。

(2)過程I，已知：PbSO4、PbCO3的溶解度(20℃)見圖l；Na2SO4、Na2CO3的溶解度見如圖。

①根據(jù)圖l寫出過程I的離子方程式：__________。

②生產(chǎn)過程中的溫度應(yīng)保持在40℃，若溫度降低，PbSO4的轉(zhuǎn)化速率下降。根據(jù)如圖，解釋可能原因：

i．溫度降低，反應(yīng)速率降低； ii．______________（請你提出一種合理解釋）。

(3)①過程Ⅱ，發(fā)生反應(yīng)2PbO2+H2C2O4=2PbO+H2O2+2CO2↑。實驗中檢測到有大量O2放出，推測PbO2氧化了H2O2，通過實驗證實了這一推測。實驗方案是___________。

（已知：PbO2為棕黑色固體；PbO為橙黃色固體）

②寫出H2O2的電子式__________。

(4)過程Ⅲ，將PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的電解液，電解Na2PbCl4溶液，生成Pb，如圖。

①陰極的電極反應(yīng)式是____________。

②電解一段時間后，PbCl42-濃度極大下降，為了恢復(fù)其濃度且實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，陰極區(qū)采取的方法是_______。

（5）如果用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取Cl2，已知某鉛蓄電池中硫酸溶液的體積為0.8L，電解其按硫酸濃度為4.5mol/L，當(dāng)制得26.88L Cl2時(指在標準狀況下)，求理論上電解后電池中硫酸溶液的濃度為________ mol·L-1。(假設(shè)電解前后硫酸溶液的體積不變)

Answer 1

【答案】 正 PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq) Na2CO3濃度降低，反應(yīng)速率降低 取少量PbO2與試管中，向其中滴加H2O2溶液，產(chǎn)生可使帶火星木條復(fù)燃的氣體，同時棕黑色固體變?yōu)槌赛S色，證實推測正確 PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- 繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO粗品 1.5

【解析】（1）本題考查鉛蓄電池正負極的判斷，鉛蓄電池的電池反應(yīng)是Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，PbO2中Pb的化合價降低，即PbO2作正極；（2）本題考查離子反應(yīng)方程式的書寫、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，①根據(jù)圖1，PbSO4溶解度大于PbCO3，說明PbCO3比PbSO4更難溶，因此離子反應(yīng)方程式為PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq)；②隨著反應(yīng)的進行，碳酸鈉的量減少，反應(yīng)速率降低；（3）本題考查實驗設(shè)計、電子式的書寫，①做對照實驗，取少量PbO2與試管中，向其中滴加H2O2溶液，產(chǎn)生可使帶火星木條復(fù)燃的氣體，同時棕黑色固體變?yōu)槌赛S色，證實推測正確；②H2O2的結(jié)構(gòu)式為H－O－O－H，其電子式為：；（4）本題考查電極反應(yīng)式的書寫，①根據(jù)電解原理，在陰極上得到電子，化合價降低，根據(jù)圖3，陰極反應(yīng)式為PbCl42－+2e－=Pb＋4Cl－；②PbCl42－是PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中得到的，因此為了恢復(fù)其濃度，陰極區(qū)繼續(xù)添加PbO粗品；（5）本題考查電化學(xué)計算，電解飽和食鹽水，陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，鉛蓄電池的正極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O，產(chǎn)生26.88L的氯氣，整個電路轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為26.88×2/22.4mol=2.4mol，則鉛蓄電池中消耗硫酸的物質(zhì)的量為2.4×2/2mol=2.4mol，開始硫酸總物質(zhì)的量為0.8×4.5mol=3.6mol，反應(yīng)后剩余硫酸的物質(zhì)的量為(3.6－2.4)mol=1.2mol，即硫酸的濃度為c(H2SO4)=1.2/0.8mol·L－1=1.5mol·L－1。