Question

【題目】以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）為原料，制備粗鉛，實現鉛的再生利用．其工作流程如圖1所示：

已知：Ksp(PbSO4)=1.6×10-5，Ksp(PbCO3)=3.3×10-14．

（1）過程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應生成PbSO4的化學方程式是______．

（2）過程Ⅰ中，Fe2+催化過程可表示為：

．

寫出ii的離子方程式：______．

下列實驗方案可證實上述催化過程．將實驗方案補充完整．

向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量PbO2，溶液變紅．

______．

（3）過程Ⅱ的目的是脫硫．若濾液2中c(SO42-)=1.6molL-1，c(CO32-)=0.1molL-1，則PbCO3中______填“是”或“否”混有PbSO4．

（4）鈉離子交換膜固相電解法是從含鉛廢料中提取鉛的一種新工藝，其裝置如圖2所示．將含鉛廢料投入陰極室，含鉛廢料中的PbSO4與NaOH溶液發生反應：

與外接電源的______極相連．

電解過程中，PbO2、PbO、HPbO2-在陰極放電，其中PbO2放電的電極反應式為______．

與傳統無膜固相電解法相比，使用鈉離子交換膜可以提高Pb元素的利用率，原因是______．

Answer 1

【答案】4 取a中紅色溶液少量，加入足量Pb，充分反應后，紅色褪去 否 負 阻止HPbO2-進入陽極室被氧化

【解析】

（1）在催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水，據此書寫反應方程式；

（2）①根據題給信息知反應i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+，則反應ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+，據此書寫離子方程式；

②加入過量的Pb平衡逆向進行充分反應后，紅色褪去；

（3）根據Ksp(PbCO3)=3.3×10-14和c(CO32-)=0.1molL-1計算出c(Pb2+)利用濃度積Qc和Ksp(PbSO4)之間的大小關系確定PbCO3中是否混有PbSO4；

（4）①根據鈉離子的移動方向確定陰陽極；

②電解過程中，PbO2在陰極得電子，發生還原反應；

③鈉離子交換膜只允許鈉離子通過。

（1）根據題給化學工藝流程知，過程Ⅰ中，在催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水，化學方程式為：；

（2）①催化劑通過參加反應，改變反應歷程，降低反應的活化能，加快化學反應速率，而本身的質量和化學性質反應前后保持不變，根據題給信息知反應i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+，則反應ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+，離子方程式為：；

②a實驗證明發生反應i，則b實驗需證明發生反應ii，實驗方案為：

向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液幾乎無色，再加入少量PbO2，溶液變紅，亞鐵離子被氧化為鐵離子，

取a中紅色溶液少量，溶液中存在平衡，，加入過量Pb，和平衡狀態下鐵離子反應生成亞鐵離子，平衡逆向進行充分反應后，紅色褪去，

（3）因為Ksp(PbCO3)=3.3×10-14和c(CO32-)=0.1molL-1，可知c(Pb2+)==mol/L=3.3×10-13 mol/L ， 因此Qc= c(Pb2+) c(SO42-)=3.3×10-13×1.6=5.28×10-13< Ksp(PbSO4)，說明PbSO4在母液中未飽和，即PbCO3中不混有PbSO4；

（4）①根據鈉離子向陰極移動知，b為陰極，與電源負極相連；

②電解過程中，PbO2在陰極得電子，發生還原反應，電極反應式為；

③鈉離子交換膜只允許鈉離子通過，阻止HPbO2-進入陽極室被氧化，從而提高Pb元素的利用率；