Question

（2012?泰州二模）某种铅酸蓄电池具有廉价、长寿命、大容量的特点，它使用的电解质是可溶性的甲基磺酸铅，电池的工作原理：
Pb+PbO₂+4H⁺

放电  .

充电

2Pb²⁺+2H₂O．
（1）放电时，正极的电极反应式为

4H⁺+PbO₂+2e^-=Pb²⁺+2H₂O

；充电时，Pb电极应该连接在外接电源的

负极

（填“正极”或“负极”）．
（2）工业用PbO₂来制备KClO₄的工业流程如下：

①写出NaClO₃与PbO₂反应的离子方程式：

PbO₂+ClO₃^-+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^-+H₂O

．
②工业上可以利用滤液Ⅰ与KNO₃发生反应制备KClO₄的原因是

KClO₄的溶解度较小

．
（3）PbO₂会随温度升高逐步分解，称取23.9gPbO₂，其受热分解过程中各物质的质量随温度的变化如图所示．

若在某温度下测得剩余固体的质量为22.94g，则该温度下PbO₂分解所得固体产物的组成为

Pb₂O₃和Pb₃O₄

（写化学式），其物质的量之比为

1：1

．

Answer 1

分析：（1）依据电池反应，放电过程是原电池反应，正极上得到电子发生还原反应；充电过程是电解池，铅做电解池阴极；
（2）①PbO₂和ClO₃^-反应得到KClO₄，流程图分析反应在酸性溶液中进行，依据元素化合价变化分析可知，铅元素化合价降低为+2价，利用已知守恒，电荷守恒配平写出；
②增大钾离子浓度高氯酸钾析出晶体；
（3）依据图象分析，结合元素守恒计算得到；

解答：解：（1）放电过程是原电池反应，正极上得到电子发生还原反应，电极反应为4H⁺+PbO₂+2e^-=Pb²⁺+2H₂O；充电过程是电解池，原电池中的负极铅连接电源负极做电解池阴极；
故答案为：4H⁺+PbO₂+2e^-=Pb²⁺+2H₂O  负极；
（2）①依据流程分析，二氧化铅是氧化剂把氯酸钾氧化为高氯酸钾，铅元素化合价降低为二价，反应在酸性溶液中进行，反应的离子方程式为：PbO₂+ClO₃^-+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^-+H₂O；
故答案为：PbO₂+ClO₃^-+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^-+H₂O；
②由于KClO₄的溶解度较小，加入硝酸钾，钾离子浓度增大，高氯酸钾析出晶体；
故答案为：KClO₄的溶解度较小；
（3）23.9gPbO₂物质的量=

23.9g

239g/mol

=0.1mol，其中氧原子为0.2mol，图象中A点固体质量减少=23.9g-23，1g=0.8g，减少的是氧元素质量为0.05mol，所以剩余氧原子物质的量=0.2mol-0.05mol=0.15mol，剩余铅和氧原子物质的量之比=0.1mol：0.15mol=2：3，对应A点位置为Pb₂O₃；B点固体减少=23.9g-22.83g=1.07g，减少的氧原子物质的量=

1.07g

16g/mol

=0.07mol，剩余氧原子物质的量=0.2mol-0.07mol=0.13mol，反应剩余铅和氧原子物质的量之比=0.1mol：0.13mol≈3：4，剩余固体22.94g，介于AB之间，所以固体是Pb₂O₃和Pb₃O₄ 的混合物，设Pb₂O₃物质的量为x，Pb₃O₄ 物质的量为y，得到2x+3y=0.1  3x+4y=0.2-

23.9-22.94

16

=0.14
解得：x=y=0.02
物质的量之比为1；1；
故答案为：Pb₂O₃和Pb₃O₄  1：1；

点评：本题以PbO₂为情景设计考查原电池原理的应用，反应流程分析判断，有关图象分析和元素守恒的计算是解题关键，题目难度较大；