Question

(12分)某種鉛酸蓄電池具有廉價、長壽命、大容量的特點，它使用的電解質是可溶性的甲基磺酸鉛，電池的工作原理：

⑴放電時，正極的電極反應式為     ；充電時，Pb電極應該連接在外接電源的     (填“正極”或“負極”)。
⑵工業用PbO₂來制備KClO₄的工業流程如下：

①寫出NaClO₃與PbO₂反應的離子方程式：     。
②工業上可以利用濾液Ⅰ與KNO₃發生反應制備KClO₄的原因是     。
⑶PbO₂會隨溫度升高逐步分解，稱取23.9gPbO₂，其受熱分解過程中各物質的質量隨溫度的變化如右圖所示。
若在某溫度下測得剩余固體的質量為22.94g，則該溫度下PbO₂分解所得固體產物的組成為     （寫化學式），其物質的量之比為     。

Answer 1

⑴4H⁺+PbO₂+2e^—＝Pb²⁺+2H₂O 負極  ⑵①PbO₂+ClO₃^—+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^—+H₂O
②KClO₄的溶解度較小   ⑶Pb₂O₃和Pb₃O₄  1：1

（1）放電相當于是原電池，正極得到電子，所以電極反應式為4H⁺+PbO₂+2e^—＝Pb²⁺+2H₂O。充電相當于電解池，zau原電池中Pb是負極，失去電子。所以再充電時應該和電源的負極相連，作陰極，得到電子。
（2）①二氧化鉛具有氧化性，能把氯酸鈉氧化生成高氯酸鈉，方程式為
PbO₂+ClO₃^—+2H⁺=Pb²⁺+ClO₄^—+H₂O。
②由于KClO₄的溶解度較小，易結晶析出。
（3）二氧化鉛是0.1mol，其中氧原子是0.02mol。再A點，固體減少0.8g，則剩余氧原子的物質的量是0.15mol，剩余此時鉛和氧原子的個數之比是2︰3，剩余A點對應點物質是Pb₂O₃。同理可得出B點對應物質是Pb₃O₄。由于剩余固體質量介于A和B之間，所以固體是由Pb₂O₃和Pb₃O₄組成點混合物。設二者的物質的量分別是x和y，則2x+3y＝0.1，3x+4y＝0.2－＝0.14，解得x＝y＝0.02mol，所以是1︰1的。