题目内容
18．铅蓄电池因电压稳定、使用方便、价格低廉，所以是生产、生活中最普通的二次电源．其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸．该电池在放电过程产生的PbSO4是难溶性的电解质．随着铅蓄电池的广泛应用，回收利用铅资源成为重要课题．请回答下列问题：（1）电池充电时阳极反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-．
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作10min理论上消耗Pb的质量为0.32g．（已知F=96500C/mol）
（3）回收铅蓄电池的电极填充物-铅膏（含PbO、PbO2、PbSO4）制备电绝缘材料三盐基硫酸铅（3PbO•PbSO4•H2O），其实验流程如下：
①PbO2转化为PbCO3的离子方程式是（请配平此离子方程式）：
1PbO2+1SO32-+1CO32-+H2O=1PbCO3+1SO42-+2OH-
②物质X可以循环利用，该物质是HNO3；从滤液A可提取出一种含结晶水的钠盐副产品，其主要实验步骤依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．最后一次过滤之后需要洗涤，检验三盐基硫酸铅是否洗净的方法是取最后一次洗涤液，加入足量稀盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否产生白色沉淀，若无沉淀则说明已经洗涤干净．
③流程中不直接利用H2SO4溶液与PbO、PbCO3反应制取PbSO4，原因可能是PbSO4不溶于水，覆盖在固体表面阻碍反应的进一步发生．
④若取铅膏的质量为78g，步骤I中PbO2和PbSO4全部转化为PbCO3，步骤Ⅱ中共收集到5.6LCO2（标准状态），步骤Ⅲ中获得90.9g PbSO4，则铅膏中PbO的质量分数为14.3%（假设流程中原料无损失）．
分析 （1）铅蓄电池充电时，阳极上失电子发生氧化反应；
（2）持电流强度为0.5A，电池工作10分钟，则电量为0.5A×600s=300C，转移电子的物质的量=$\frac{300C}{96500C/mol}$，根据Pb和转移电子之间的关系式计算消耗Pb的质量；
（3）向铅膏浆液中加入Na2SO3溶液的目的是将PbO2还原PbO，发生的反应为Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4，加Na2CO3溶液是将PbSO4转化成PbCO3，所以滤液Ⅰ主要是Na2SO4溶液；PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸，因此X为HNO3，可循环利用；如果变质说明变成BaSO4，可以通过检验是否生成SO42-；
①该反应中S元素化合价由+4价变为+6价、Pb元素化合价由+4价变为+2价，转移电子数为2，结合电荷守恒和原子守恒配平方程式；
②物质X可以循环利用，该物质是硝酸；从溶液中获取晶体的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等；最后一次过滤之后需要洗涤，检验三盐基硫酸铅是否洗净实际上是检验硫酸根离子；
③PbSO4难溶于水，能阻止进一步反应；
④根据C元素守恒计算碳酸铅的物质的量，根据Pb元素守恒，计算PbO和碳酸铅的物质的量，据此计算PbO的物质的量，进而计算其质量分数．
解答 解：（1）铅蓄电池充电时，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，故答案为：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-；
（2）持电流强度为0.5A，电池工作10分钟，则电量为0.5A×600s=300C，转移电子的物质的量=$\frac{300C}{96500C/mol}$，消耗Pb的质量=$\frac{300C}{96500C/mol}$×$\frac{1}{2}$×207g/mol=0.32g，故答案为：0.32；
（3）向铅膏浆液中加入Na2SO3溶液的目的是将PbO2还原PbO，发生的反应为Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4，加Na2CO3溶液是将PbSO4转化成PbCO3，所以滤液Ⅰ主要是Na2SO4溶液；PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸，因此X为HNO3，可循环利用；如果变质说明变成BaSO4，可以通过检验是否生成SO42-；
①该反应中S元素化合价由+4价变为+6价、Pb元素化合价由+4价变为+2价，转移电子数为2，结合电荷守恒和原子守恒配平方程式为PbO2+SO32-+CO32-+H2O=PbCO3+SO42-+2OH-，故答案为：1；1；1；1；H2O；1；1；2；
②物质X可以循环利用，该物质是HNO3；从溶液中获取晶体的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等；最后一次过滤之后需要洗涤，检验三盐基硫酸铅是否洗净实际上是检验硫酸根离子，硫酸根离子检验方法为：取最后一次洗涤液，加入足量稀盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否产生白色沉淀，若无沉淀则说明已经洗涤干净，
故答案为：HNO3；蒸发浓缩；冷却结晶；取最后一次洗涤液，加入足量稀盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否产生白色沉淀，若无沉淀则说明已经洗涤干净；
③生成的硫酸铅难溶于水，覆盖在固体PbO、PbCO3的表面，阻碍反应的进一步发生，故答案为：PbSO4不溶于水，覆盖在固体表面阻碍反应的进一步发生；
④PbO和碳酸铅中加入硝酸，可以得到硝酸铅溶液，同时放出二氧化碳气体，共收集到5.6L即0.25molCO2（标准状态），根据碳元素守恒，所以含有碳酸铅是0.25mol，获得90.9g即0.3molPbSO4，根据Pb守恒，这些Pb都来自PbO和碳酸铅，所以PbO的物质的量是0.3mol-0.25mol=0.05mol，PbO的质量分数为$\frac{233g/mol×0.05mol}{78g}$×100%=14.3%．
故答案为：14.3%．
点评 本题考查物质制备及常见电源新型电池，为高频考点，涉及物质分离提纯、化学方程式的计算、离子检验、氧化还原反应方程式配平等知识点，明确流程图中发生的反应及基本操作方法是解本题关键，题目难度中等．
期末冲刺100分创新金卷完全试卷系列答案| A． | ④①②③⑤ | B． | ④③①②⑤ | C． | ⑤④③②① | D． | ②③①④⑤ |
| A． | Fe的基态原子外围电子排布图： | |
| B． | 氯化钠的分子式：NaCl | |
| C． | N的基态原子核外电子排布式：lS22S22p3 | |
| D． | HC10的结构式：H-O-Cl |
| A． | x=4 | B． | 平衡向正反应方向移动 | ||
| C． | B的转化率降低 | D． | C的体积分数增大 |
青蒿素是抗疟特效药属于萜类化合物，如图所示有机物也属于萜类化合物，该有机物的一氯取代物有（不含立体异构）（ ）| A． | 5种 | B． | 6种 | C． | 7种 | D． | 8种 |
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