16. 铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。

(1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。

铅酸电池工作原理：

①充电时，阴极发生的电极反应为_______。

②放电时，产生a库仑电量，消耗H₂SO₄的物质的量为_______。已知：转移1电子所产生的电量为96500库仑。

③作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中不氧化Pb，氧化性弱与其结构有关，的空间结构是_______。

④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO₂电极在H₂SO₄作用下产生的O₂可将Pb电极氧化。O₂氧化Pb发生反应的化学方程式为_______。

(2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。

①将PbSO₄等物质转化为Pb²⁺的过程中，步骤I加入NaOH溶液的目的是_______。

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②步骤Ⅱ、Ⅲ中H₂O₂和K₂S₂O₈作用分别是_______。

(3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒PbSO₄，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有_______(填序号)。

a.增强负极导电性

b.增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO₄

c.碳材料作还原剂，使PbO₂被还原

【答案】(1) ①.  ②.  ③. 正四面体形  ④.

(2) ①. 使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解 ②. H2O2的作用为还原剂，K2S2O8的作用为氧化剂

(3)ab

【解析】

【小问1详解】

①充电时，阴极发生还原反应，PbSO4得到电子变成Pb，其发生的电极反应为：;

②根据放电时的反应，每消耗1molH2SO4，转移1mol电子;产生a库伦电量，转移的电子为mol，故消耗H2SO4的物质的量为mol;

-件得优8864有升东秀广524b网软费限学78962c199ca5法技471b司上是205330da慧8126科量公途ae9e元 ③的中心原子S原子的价层电子对数为，故其空间结构为正四面体形;

④Pb在H2SO4作用下与氧气反应，会生成PbSO4和水，反应的化学方程式为：。

【小问2详解】

废旧铅酸电池通过预处理得到PbSO4、PbO、PbO2;加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2;若加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，电解后生成Pb;若加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2。

①由以上分析可知，加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2，其目的是为了使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解;

②由以上分析可知，加入H₂O₂，在酸性条件下生成含Pb²⁺溶液，说明PbO₂被H₂O₂还原，故H₂O₂的作用为还原剂;加入K₂S₂O₈，在碱性条件下可生成PbO₂，说明Pb(OH)₂、PbO被K₂S₂O₈氧化，故K₂S₂O₈的作用为氧化剂。

【小问3详解】

由于负极会生成导电性差的大颗粒PbSO₄，石墨可以导电，多孔碳可以增加负极材料的比表面积，故碳材料的作用可以增强负极的导电性，且有利于生成小颗粒PbSO₄，故a、b正确;

负极的主要材料是Pb，且电解质环境为酸性，故负极不存在PbO₂，碳材料不能使PbO₂被还原，c错误;

故选ab。

编辑：小徐