Question

【题目】我国每年产生的废旧铅蓄电池约330万吨。从含铅废料（含PbSO4、PbO2、PbO等）中回收铅，实现铅的再生，意义重大。一种回收铅的工艺流程如下：

(1)铅蓄电池放电时，PbO2作____极。

(2)过程I，已知：PbSO4、PbCO3的溶解度(20℃)见图l；Na2SO4、Na2CO3的溶解度见如图。

①根据图l写出过程I的离子方程式：__________。

②生产过程中的温度应保持在40℃，若温度降低，PbSO4的转化速率下降。根据如图，解释可能原因：

i．温度降低，反应速率降低； ii．______________（请你提出一种合理解释）。

(3)①过程Ⅱ，发生反应2PbO2+H2C2O4=2PbO+H2O2+2CO2↑。实验中检测到有大量O2放出，推测PbO2氧化了H2O2，通过实验证实了这一推测。实验方案是___________。

（已知：PbO2为棕黑色固体；PbO为橙黄色固体）

②写出H2O2的电子式__________。

(4)过程Ⅲ，将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液，生成Pb，如图。

①阴极的电极反应式是____________。

②电解一段时间后，PbCl42-浓度极大下降，为了恢复其浓度且实现物质的循环利用，阴极区采取的方法是_______。

（5）如果用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.8L，电解其按硫酸浓度为4.5mol/L，当制得26.88L Cl2时(指在标准状况下)，求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为________ mol·L-1。(假设电解前后硫酸溶液的体积不变)

Answer 1

【答案】 正 PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq) Na2CO3浓度降低，反应速率降低 取少量PbO2与试管中，向其中滴加H2O2溶液，产生可使带火星木条复燃的气体，同时棕黑色固体变为橙黄色，证实推测正确 PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- 继续向阴极区加PbO粗品 1.5

【解析】（1）本题考查铅蓄电池正负极的判断，铅蓄电池的电池反应是Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，PbO2中Pb的化合价降低，即PbO2作正极；（2）本题考查离子反应方程式的书写、影响化学反应速率的因素，①根据图1，PbSO4溶解度大于PbCO3，说明PbCO3比PbSO4更难溶，因此离子反应方程式为PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq)；②随着反应的进行，碳酸钠的量减少，反应速率降低；（3）本题考查实验设计、电子式的书写，①做对照实验，取少量PbO2与试管中，向其中滴加H2O2溶液，产生可使带火星木条复燃的气体，同时棕黑色固体变为橙黄色，证实推测正确；②H2O2的结构式为H－O－O－H，其电子式为：；（4）本题考查电极反应式的书写，①根据电解原理，在阴极上得到电子，化合价降低，根据图3，阴极反应式为PbCl42－+2e－=Pb＋4Cl－；②PbCl42－是PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中得到的，因此为了恢复其浓度，阴极区继续添加PbO粗品；（5）本题考查电化学计算，电解饱和食盐水，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，铅蓄电池的正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－=PbSO4＋2H2O，产生26.88L的氯气，整个电路转移电子物质的量为26.88×2/22.4mol=2.4mol，则铅蓄电池中消耗硫酸的物质的量为2.4×2/2mol=2.4mol，开始硫酸总物质的量为0.8×4.5mol=3.6mol，反应后剩余硫酸的物质的量为(3.6－2.4)mol=1.2mol，即硫酸的浓度为c(H2SO4)=1.2/0.8mol·L－1=1.5mol·L－1。