Все соединения свинца (IV) —очень сильные окислители. Прак­тическое применение в качестве окислителя э химическои промыщ* ленности имеет РЬ02.

Известны два смешанных оксида свинца: РЬ₃0₄ и РЬ₂0₃. Их можно рас­сматривать как соединения оксидов свинца(П) и (IV): 2РЬ0-РЬ0₂(РЬ₃0₄) и РЬ0-РЬ0₂(РЬ₂0₃). Сурик Pb₃0₄ — вещество ярко-красного цвета. На его основе изготовляют краску, применяемую для защиты металлов от коррозии,

189. Свинцовый аккумулятор. Готовый к употреблению свинцо­вый аккумулятор состоит из решетчатых свинцовых пластин, одни из которых заполнены диоксидом свинца, а другие — металличе­ским губчатым свинцом. Пластины погружены в 35—40 % раствор H2SO4; при этой концентрации удельная электрическая проводи­мость раствора серной кислоты максимальна.

При работе аккумулятора — при его разряде — в нем проте­кает окислительно-восстановительная реакция, в ходе которой ме­таллический свинец окисляется

Pb + SOf = PbS0₄ + 2е~ а диоксид свинца восстанавливается:

Pb0₂ + sor + 4Н⁺ + 2е~ = PbS0₄ + 2Н₂0

Электроны, отдаваемые атомами металлического свинца при окислении, принимаются атомами свинца РЬ0₂ при восстановле­нии; электроны передаются от одного электрода к другому по внешней цепи.

Таким образом, металлический свинец служит в свинцовом аккумуляторе анодом и заряжен отрицательно, а РЬОг служит катодом и заряжен положительно.

Во внутренней цепи (в растворе H₂S0₄) при работе аккумуля­тора происходит перенос ионов. Ионы S0₄^- движутся к аноду, а ионы Н^—к катоду. Направление этого движения обусловлено электрическим полем, возникающим в результате протекания электродных процессов: у анода расходуются анионы, а у като­да — катионы. В итоге раствор остается электронейтральным.

Если сложить уравнения, отвечающие окислению свинца и вос­становлению РЬ0₂, то получится суммарное уравнение реакции, протекающей в свинцовом аккумуляторе при его работе (разряде):

РЬ + РЮ₂ + 4Н⁺ + 2SO'" = 2PbS0₄ + 2Н₂0

Э.д. с. заряженного свинцового аккумулятора равна приблизи­тельно 2 В. По мере заряда аккумулятора материалы его катода (РЬ0₂) и анода (РЬ) расходуются. Расходуется и серная кислота. При этом напряжение на зажимах аккумулятора падает. Когда оно становится меньше значения, допускаемого условиями экс­плуатации, аккумулятор вновь заряжают.

Для зарядки (или заряда) аккумулятор подключают к внешнему источнику тока (плюсом к плюсу и минусом к ми­нусу). При этом ток протекает через аккумулятор в направлении, обратном тому, в котором он проходил при разряде аккумуля­тора, В результате этого электрохимические процессы на электро­дах «обращаются». На свинцовом электроде теперь происходит процесс восстановления

PbS0₄ + 2е~ = Pb + SOf

т. е. этот электрод становится катодом.

Электролит свинцового аккумулятора представляет собой рас­твор серной кислоты, содержащий сравнительно малое количество ионов РЬ²+. Концентрация ионов водорода в этом растворе на­много больше, чем концентрация ионов свинца. Кроме того, свинец в ряду напряжении стоит до водорода. Тем не менее при зарядке аккумулятора на катоде восстанавливается именно свинец, а не водород. Это происходит потому, что перенапряжение выделения водорода на свинце особенно велико (см. табл. 20 на стр. 295),

На электроде из РЬ0₂ при зарядке идет процесс окисления

PbS0₄ + 2НоО = Pb0₂ + 4Н⁺ + S0²₄- + 2е~

следовательно, этот электрод является теперь анодом. Ионы в рас­творе движутся в направлениях, обратных тем, в которых они пе­ремещались при работе аккумулятора.

Складывая два последние уравнения, получим уравнение реак­ции, протекающей при зарядке аккумулятора:

2PbS0₄ + 2Н ₂0 = Pb + РЬ0₂ + 4Н⁺ + 2SO|"

Нетрудно заметить, что этот процесс противоположен тому, который протекает при работе аккумулятора: при зарядке акку­мулятора в нем вновь получаются вещества, необходимые для его работы.

Дата добавления: 2015-08-21