Question

6．大力發(fā)展電動汽車，可以有效控制空氣污染．目前機(jī)動車常使用的電池有鉛蓄電池、鋰電池等．
Ⅰ．鉛蓄電池充放電的總反應(yīng)為：PbO₂+Pb+2H₂SO₄?_充電^放電2PbSO₄+2H₂O，鋰硫電池充放電的總反應(yīng)為：2Li+S$?_{放電}^{充電}$Li₂S．
（1）放電時(shí)，鉛蓄電池的負(fù)極反應(yīng)式為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄．
（2）鋰硫電池工作時(shí)，電子經(jīng)外電路流向正極（填“正極”或“負(fù)極”）．
（3）當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鋰硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的4.5倍．
Ⅱ．由方鉛礦（PbS）制備鉛蓄電池電極材料（PbO₂）的方法如下：
（1）油畫所用的白色顏料PbSO₄置于空氣中，遇H₂S氣體變成黑色PbS，從而使油畫的色彩變暗，用H₂O₂清洗，可使油畫“復(fù)原”．
①H₂O₂的作用是氧化劑．
②已知硫化鉛溶于水時(shí)存在溶解平衡：PbS（s）?Pb²⁺（aq）+S^2-（aq），試分析PbS（s）能溶于稀HNO₃的原因硝酸氧化硫離子導(dǎo)致硫離子的濃度減小，使溶解平衡正向移動，促進(jìn)PbS的溶解．
（2）濾液X是一種可循環(huán)使用的物質(zhì)，其溶質(zhì)主要是HNO₃（填化學(xué)式），若X中殘留的SO₄^2-過多，循環(huán)使用時(shí)可能出現(xiàn)的問題是浸出時(shí)部分鉛離子生成硫酸鉛隨浸出渣排出，降低硫酸鉛的產(chǎn)率．
（3）①PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)可制得PbO₂，寫出該反應(yīng)的離子方程式PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-．
②以石墨為電極，電解Pb（NO₃）₂溶液也可以制得PbO₂，則陽極的電極反應(yīng)式為Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；電解時(shí)為提高Pb元素的利用率，常在Pb（NO₃）₂溶液中加入適量Cu（NO₃）₂，理由是加入硫酸銅，銅離子在陰極放電生成單質(zhì)銅，避免了鉛離子在陰極放電，增大鉛離子的利用率．

Answer 1

分析 （1）放電時(shí)，鉛蓄電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，而鉛離子與溶液中的硫酸根離子生成難溶的硫酸鉛，電極反應(yīng)式為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；
（2）原電池工作時(shí)電子由負(fù)極流向正極；
（3）鉛蓄電池中鉛是負(fù)極，207g鉛消耗時(shí)轉(zhuǎn)移 2mol e^-，故鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的$\frac{207}{46}$=4.5 倍；
Ⅱ．（1）①過氧化氫將黑色PbS氧化成白色的硫酸鉛，所以過氧化氫是氧化劑；
②已知硫化鉛溶于水時(shí)存在溶解平衡：PbS（s）?Pb²⁺（aq）+S^2-（aq），電離產(chǎn)生的硫離子具有還原性，而硝酸具有強(qiáng)氧化性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致硫離子的濃度減少，固平衡正向移動；
（2）硝酸鉛與硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成難溶硫酸鉛，和硝酸；殘留的SO₄^2-過多，會與溶液中的鉛離子結(jié)合成難溶的硫酸鉛，導(dǎo)致鉛的流失，減少了二氧化鉛的產(chǎn)量；
（3）①PbO和次氯酸鈉反應(yīng)生成二氧化鉛和氯化鈉；②電解時(shí)，陽極上鉛離子失電子和水反應(yīng)生成二氧化鉛；加入硫酸銅，銅離子在陰極放電生成單質(zhì)銅，避免了鉛離子放電，從而大大提高鉛離子的利用率．

解答 解：（1）放電時(shí)，鉛蓄電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，而鉛離子與溶液中的硫酸根離子生成難溶的硫酸鉛，電極反應(yīng)式為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，故答案為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；
（2）原電池工作時(shí)電子由負(fù)極流向正極，故答案為：正極；
（3）鉛蓄電池中鉛是負(fù)極，207g鉛消耗時(shí)轉(zhuǎn)移 2mol e^-，故鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的：$\frac{207}{46}$=4.5 倍，故答案為：4.5；
Ⅱ．（1）①過氧化氫將黑色PbS氧化成白色的硫酸鉛，所以過氧化氫是氧化劑，故答案為：氧化劑；
②已知硫化鉛溶于水時(shí)存在溶解平衡：PbS（s）?Pb²⁺（aq）+S^2-（aq），電離產(chǎn)生的硫離子具有還原性，而硝酸具有強(qiáng)氧化性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致硫離子的濃度減少，固平衡正向移動，故答案為：硝酸氧化硫離子導(dǎo)致硫離子的濃度減小，使溶解平衡正向移動，促進(jìn)PbS的溶解；
（2）硝酸鉛與硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成難溶硫酸鉛，和硝酸；殘留的SO₄^2-過多，會與溶液中的鉛離子結(jié)合成難溶的硫酸鉛，導(dǎo)致鉛的流失，減少了二氧化鉛的產(chǎn)量，故答案為：HNO₃；浸出時(shí)部分鉛離子生成硫酸鉛隨浸出渣排出，降低硫酸鉛的產(chǎn)率；
（3）①PbO和次氯酸鈉反應(yīng)生成二氧化鉛和氯化鈉，離子方程式為PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-；②電解時(shí)，陽極上鉛離子失電子和水反應(yīng)生成二氧化鉛，電極反應(yīng)式為Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；加入硫酸銅，銅離子在陰極放電生成單質(zhì)銅，避免了鉛離子放電，從而大大提高鉛離子的利用率，
故答案為：PbO+ClO^-=PbO₂+Cl^-；Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺，加入硫酸銅，銅離子在陰極放電生成單質(zhì)銅，避免了鉛離子在陰極放電，增大鉛離子的利用率．

點(diǎn)評 本題考查電化學(xué)的相關(guān)知識，涉及物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算、離子反應(yīng)、電解原理等知識點(diǎn)，注意（3）中陽極、陰極電極反應(yīng)式的書寫，為易錯點(diǎn)．