Question

【题目】大力发展电动汽车，可以有效控制空气污染。目前机动车常使用的电池有铅蓄电池、锂电池等。

I．铅蓄电池充放电的总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。锂硫电池充放电的总反应为：2Li＋SLi2S。

(1)铅蓄电池的负极材料为________________________。

(2)当消耗等质量的负极活性物质时，锂硫电池的理论放电量是铅蓄电池的___________倍。(保留三位有效数字)

II．由方铅矿(PbS)制备铅蓄电池电极材料(PbO2)的方法如下：

(3)步骤①酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是____________ (任写一条)。

(4)已知 25℃时，Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13。若步骤②沉铅后的滤液中c(Pb2+)＝1.82×10-6 mol·L－1，则此时c()＝_____________ mol·L-1。

(5)步骤③向PbSO4中加Na2CO3溶液会发生：PbSO4(s)＋(aq)=PbCO3(s)＋(aq)。列式并计算该反应此温度下的平衡常数K＝______________(写出K的表达式、代入数据、算出结果、保留三位有效数字)

(6)以石墨为电极电解Pb(NO3)2溶液也可以制得PbO2。PbO2将在__________极生成(填“阴”或“阳”)；而另一极存在电极反应Pb2＋＋2e－=Pb，故Pb元素的利用率较低。若在Pb(NO3)2溶液中加入适量Cu(NO3)2则可有效利用Pb2＋，其理由是_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】Pb 14.8 将矿石粉碎、提高酸的浓度、升高温度(任写一条)。 0.01mol·L-1 1.25×105 阳 铜离子在阴极放电生成单质铜，避免了铅离子放电，从而大大提高铅离子的利用率

【解析】

I．（1）放电时，铅蓄电池的负极发生氧化反应，铅离子与溶液中的硫酸根离子生成难溶的硫酸铅，电极反应式为：Pb-2e－+SO42－=PbSO4，铅蓄电池的负极材料为Pb。

（2）铅蓄电池中铅是负极，207g铅消耗时转移2mol e－，故锂硫电池的理论放电量是铅蓄电池的：207÷14=14.8倍；

Ⅱ．（3）①酸溶时，为提高酸溶速率，可采取的措施是将矿石粉碎、提高酸的浓度、升高温度(任写一条)。

（4）已知25℃时，Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13。若步骤②沉铅后的滤液中c(Pb2+)＝1.82×10-6 mol·L－1，则此时c()＝1.82×10－8÷1.82×10-6=0.01mol·L-1。

（5）平衡常数K= = ==1.25×105；

（6）电解时，阳极上铅离子失电子和水反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2＋+2H2O-2e－=PbO2↓+4H＋，阴极发生Pb2＋+2e－=Pb，加入硫酸铜，铜离子在阴极放电生成单质铜，避免了铅离子放电，从而大大提高铅离子的利用率。