二氧化铅
编辑氧化铅 (IV) 是一种无机化合物，化学式为 PbO2。 它是一种氧化物，其中铅的氧化态为 +4。 它是一种深棕色固体，不溶于水。 它以两种结晶形式存在。 它在电化学中有几个重要的应用，特别是作为铅酸电池的正极板。
属性
编辑物理
二氧化铅有两种主要晶型，α和β，它们分别作为稀有矿物细晶石和斜晶石天然存在。 β 型在 1845 年被发现，而 α-PbO2 于 1946 年首次被发现，并于 1988 年作为天然存在的矿物被发现。
alpha 型具有正交对称性，空间群 Pbcn（第 60 号），Pearson 符号 oP12，晶格常数 a = 0.497 nm，b = 0.596 nm，c = 0.544 nm，Z = 4（每个晶胞四个公式单元）。 铅原子是六配位的。
β型的对称性为四方，空间群P42/mnm（第136号），Pearson符号tP6，晶格常数a = 0.491 nm，c = 0.3385 nm，Z = 2，与金红石结构有关，可以设想为 包含八面体列共享相对边缘并通过角连接到其他链。 这与 alpha 形式形成对比，在 alpha 形式中，八面体由相邻边缘连接以给出之字形链。
化学
24 PbO2 → 2 Pb12O19 + 5 O2Pb12O19 → Pb12O17 + O22 Pb12O17 → 8 Pb3O4 + O22 Pb3O4 → 6 PbO + O2
最终产物的化学计量可以通过改变温度来控制——例如，在上述反应中，xxx步发生在 290 °C，第二步发生在 350 °C，第三步发生在 375 °C，第四步发生在 600 °C。 此外，Pb2O3 可以通过在 580–620 °C 和 1,400 atm (140 MPa) 的氧气压力下分解 PbO2 获得。 因此，二氧化铅的热分解是生产各种氧化铅的常用方法。
二氧化铅是一种具有普遍酸性的两性化合物。 它溶解在强碱中形成羟基铅酸盐离子，[Pb(OH)6]2−：
PbO2 + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Pb(OH)6]
它还与熔体中的碱性氧化物反应，生成正铅酸盐 M4[PbO4]。
由于其 Pb4+ 阳离子的不稳定性，二氧化铅与热酸反应，转化为更稳定的 Pb2+ 状态并释放氧气：
2 PbO2 + 2 H2SO4 → 2 PbSO4 + 2 H2O + O22 PbO2 + 4 HNO3 → 2 Pb(NO3)2 + 2 H2O + O2PbO2 + 4 HCl → PbCl2 + 2 H2O + Cl2
然而，这些反应是缓慢的。
二氧化铅是众所周知的良好氧化剂，下面列出了一个示例反应：
2 MnSO4 + 5 PbO2 + 6 HNO3 → 2 HMnO4 + 2 PbSO4 + 3 Pb(NO3)2 + 2 H2O2 Cr(OH)3 + 10 KOH + 3 PbO2 → 2 K2CrO4 + 3 K2PbO2 + 8 H2O
电化学
虽然二氧化铅的化学式名义上给出的是PbO2，但实际的氧铅比因制备方法的不同在1.90~1.98之间变化。 缺氧（或过量铅）导致二氧化铅具有特有的金属导电性，电阻率低至 10−4 Ω·cm，可用于各种电化学应用。 与金属一样，二氧化铅具有特有的电极电位，在电解质中它可以被阳极和阴极极化。 二氧化铅电极具有双重作用，即铅离子和氧离子都参与电化学反应。
制作
编辑化学过程
二氧化铅通过几种方法在商业上生产，包括在氯气气氛中的碱性浆料中氧化红铅 (Pb3O4)，乙酸铅 (II) 与氯化石灰（次氯酸钙）反应，Pb3O4 与硝酸反应 还提供二氧化：
Pb3O4 + 4 HNO3 → PbO2 + 2 Pb(NO3)2 + 2 H2O
PbO2 与氢氧化钠反应形成六氢氧铅酸 (IV) 离子 [Pb(OH)6]2−，可溶于水。
电解
另一种合成方法是电化学方法：在室温下以约 +1.5 V 的电极电位阳极极化时，在纯铅上形成二氧化铅，在稀硫酸中。 此程序用于 PbO2 阳极的大规模工业生产。 铅和铜电极浸入流速为 5–10 L/min 的硫酸中。 通过施加约 100 A/m2 的电流约 30 分钟，以恒电流方式进行电沉积。
这种生产二氧化铅阳极的方法的缺点是它的柔软性，尤其是与莫氏硬度为 5.5 的硬而脆的 PbO2 相比。 这种机械性能的不匹配会导致涂层剥落，这对于批量生产 PbO2 来说是首选。 因此，另一种方法是使用更硬的基材，例如钛、铌、钽或石墨，然后在静态或流动的硝酸中从硝酸铅 (II) 中沉积 PbO2。 通常在沉积前对基材进行喷砂处理，以去除表面氧化物和污染物，并增加涂层的表面粗糙度和附着力。
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