6.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(shí)現(xiàn)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(guò)程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4的化學(xué)方程式是Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O.
(2)過(guò)程Ⅰ中,F(xiàn)e2+ 催化過(guò)程可表示為:
i.2Fe2++PbO2+4H++SO42-═2Fe3++PbSO4+2H2O
ii. ….
①寫(xiě)出ii的離子方程式:2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+
②下列實(shí)驗(yàn)方案可證實(shí)上述催化過(guò)程.將實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整.
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無(wú)色,再加入少量PbO2,溶液變紅.
b.取a中紅色溶液少量,加入足量Pb,充分反應(yīng)后,紅色退去.
(3)過(guò)程Ⅱ的目的是脫硫.若濾液2中c(SO42-)=1.6mol•L-1,c(CO32-)=0.1mol•L-1,則PbCO3中否(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(fā)生反應(yīng):PbSO4+3OH-═HPbO2-+SO42-+H2O.
①b與外接電源的負(fù)極相連.
②電解過(guò)程中,PbO2、PbO、HPbO2-在陰極放電,其中PbO2放電的電極反應(yīng)式為PbO2+4e-+2H2O=Pb+4OH-
③與傳統(tǒng)無(wú)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,原因是阻止HPbO2-進(jìn)入陽(yáng)極室被氧化.

分析 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,含鉛廢料加入硫酸亞鐵、稀硫酸加熱反應(yīng)過(guò)濾得到PbSO4粗品,加入碳酸鈉溶液過(guò)濾得到PbCO3粗品,向其中加入焦炭在850℃生成鉛,
(1)(1)根據(jù)題給化學(xué)工藝流程知,過(guò)程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反應(yīng)生成PbSO4和水;
(2)①催化劑通過(guò)參加反應(yīng),改變反應(yīng)歷程,降低反應(yīng)的活化能,加快化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后保持不變.根據(jù)題給信息知反應(yīng)i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+,則反應(yīng)ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+,據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式;
②a實(shí)驗(yàn)證明發(fā)生反應(yīng)i,則b實(shí)驗(yàn)需證明發(fā)生反應(yīng)ii,實(shí)驗(yàn)方案為取a中紅色溶液少量,加入過(guò)量Pb,充分反應(yīng)后,紅色褪去;
(3)因?yàn)镵sp(PbSO4)=1.6×10-5,Ksp (PbCO3)=3.3×10-14,c(SO42-)=1.6mol•L-1,c(CO32-)=0.1mol•L-1,PbCO3中:c(Pb2+)=$\frac{KsP(PbC{O}_{3})}{c(C{{O}_{3}}^{2-})}$=$\frac{3.3×1{0}^{-14}}{0.1}$=3.3×10-13,;PbSO4中:Q=c(Pb2+)×c(SO42-)=3.3×10-13×1.6=5.28×10-13<Ksp(PbSO4),說(shuō)明PbSO4在母液中未飽和,即PbCO3中不混有PbSO4
(4)①根據(jù)鈉離子向陰極移動(dòng)知,a為陰極,與電源負(fù)極相連;
②電解過(guò)程中,PbO2在陰極得電子,電極反應(yīng)式為PbO2+4e-+2H2O=Pb+4OH-
③鈉離子交換膜只允許鈉離子通過(guò),阻止HPbO2-進(jìn)入陽(yáng)極室被氧化,從而提高Pb元素的利用率.

解答 解:(1)根據(jù)題給化學(xué)工藝流程知,過(guò)程Ⅰ中,在催化下,Pb、PbO2和H2SO4反應(yīng)生成PbSO4和水,化學(xué)方程式為:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O;
故答案為:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O;
(2)①催化劑通過(guò)參加反應(yīng),改變反應(yīng)歷程,降低反應(yīng)的活化能,加快化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后保持不變.根據(jù)題給信息知反應(yīng)i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+,則反應(yīng)ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+,離子方程式為:2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+
故答案為:2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+;
②a實(shí)驗(yàn)證明發(fā)生反應(yīng)i,則b實(shí)驗(yàn)需證明發(fā)生反應(yīng)ii,實(shí)驗(yàn)方案為:
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無(wú)色,再加入少量PbO2,溶液變紅,亞鐵離子被氧化為鐵離子,
b.取a中紅色溶液少量,溶液中存在平衡,F(xiàn)e3++3SCN-=Fe(SCN)3,加入過(guò)量Pb,和平衡狀態(tài)下鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子,平衡逆向進(jìn)行充分反應(yīng)后,紅色褪去,
故答案為:取a中紅色溶液少量,加入足量Pb,充分反應(yīng)后,紅色退去;
(3)因?yàn)镵sp(PbSO4)=1.6×10-5,Ksp (PbCO3)=3.3×10-14,c(SO42-)=1.6mol•L-1,c(CO32-)=0.1mol•L-1,PbCO3中:c(Pb2+)=$\frac{KsP(PbC{O}_{3})}{c(C{{O}_{3}}^{2-})}$=$\frac{3.3×1{0}^{-14}}{0.1}$=3.3×10-13,;PbSO4中:Q=c(Pb2+)×c(SO42-)=3.3×10-13×1.6=5.28×10-13<Ksp(PbSO4),說(shuō)明PbSO4在母液中未飽和,即PbCO3中不混有PbSO4;
故答案為:否;
(4)①根據(jù)鈉離子向陰極移動(dòng)知,a為陰極,與電源負(fù)極相連;
故答案為:負(fù);
②電解過(guò)程中,PbO2在陰極得電子,電極反應(yīng)式為PbO2+4e-+2H2O=Pb+4OH-;
故答案為:PbO2+4e-+2H2O=Pb+4OH-
③鈉離子交換膜只允許鈉離子通過(guò),阻止HPbO2-進(jìn)入陽(yáng)極室被氧化,從而提高Pb元素的利用率;
故答案為:阻止HPbO2-進(jìn)入陽(yáng)極室被氧化.

點(diǎn)評(píng) 本題考查未知反應(yīng)書(shū)寫(xiě)、溶度積、電化學(xué)及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,是高考常見(jiàn)題型,向考生展示運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題,題目難度較大.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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16.下列變化中,加入鐵粉不可能實(shí)現(xiàn)的是( 。
A.Ag+→AgB.Fe3+→Fe2+C.H+→H2D.Fe(OH)2→Fe(OH)3

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17.在100mL的混合液中,硝酸和硫酸的物質(zhì)的量濃度分別是0.3mol•L-1、0.15mol•L-1,向該混合液中加入2.56g銅粉,加熱,待充分反應(yīng)后,所得溶液中銅離子的物質(zhì)的量濃度是( 。
A.0.15 mol•L-1B.0.225 mol•L-1C.0.30 mol•L-1D.0.45 mol•L-1

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14.以下有關(guān)鈉的化合價(jià)的敘述中.正確的是( 。
A.Na2O屬于堿性氧化物
B.Na2CO3長(zhǎng)期暴露在空氣中變?yōu)镹aHCO3
C.NaOH溶液保存在帶玻璃塞的玻璃瓶中
D.向NaHCO3溶液中滴加稀鹽酸,開(kāi)始時(shí)無(wú)想象,一段時(shí)間后有氣泡產(chǎn)生

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

1.常溫下,用1L1mol•L-1Na2SO3溶液吸收SO2時(shí),溶液pH隨SO2的物質(zhì)的量的變化如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.Na2SO3溶液中:c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+
B.當(dāng)吸收液呈中性時(shí),c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-
C.M 點(diǎn)時(shí)溶液中:c(SO32-)>c(HSO3-
D.向N點(diǎn)的吸收液中加水可使溶液的pH由6.2升高到7.4

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

11.氮元素可形成鹵化物,疊氮化物及配合物等許多化合物.下列說(shuō)法不正確的是( 。
A.NF3分子的空間構(gòu)型為三角錐形
B.疊氮酸(HN3)是一種弱酸,可部分電離出H+和N3-,則N2O與N3-互為等電子體
C.疊氮化物與Co3+等形成配合物,如:[Co(N3)(NH35]SO4,則其中鈷的配位數(shù)為8
D.NaN3與KN3的結(jié)構(gòu)類似,則NaN3的晶格能大于KN3的晶格能

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

18.下列各組溶液中離子,能在溶液中大量共存的是( 。
A.H+、Ca2+、NO3-、CO32-B.K+、Na+、Cl-、SO42-
C.Ag+、Na+、Cl-、K+D.NH4+、K+、OH-、NO3-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

10.根據(jù)如圖海水綜合利用的工業(yè)流程圖,判斷下列說(shuō)法正確的是

已知:MgCl2•6H2O受熱生成Mg(OH)Cl和HCl氣體等.(  )
A.過(guò)程①的提純是物理過(guò)程,過(guò)程②通過(guò)氧化還原反應(yīng)可產(chǎn)生2種單質(zhì)
B.在過(guò)程③中將MgCl2•6H2O灼燒即可制得無(wú)水MgCl2
C.過(guò)程⑤反應(yīng)后溶液呈強(qiáng)酸性,生產(chǎn)中需解決其對(duì)設(shè)備的腐蝕問(wèn)題
D.在過(guò)程④、⑥反應(yīng)中每氧化0.2 mol Br- 需消耗2.24 L Cl2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

11.(1)常溫下,0.1mol•L-1NH4Cl溶液pH<7(填“>”、“=”或“<”),原因是:NH4++H2O?NH3•H2O+H+(寫(xiě)出有關(guān)的離子方程式),溶液中各離子濃度由大到小的順序是c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-).
(2)0.1mol•L NaNO2溶液與0.1mol•L CH3COONa溶液pH大小關(guān)系為:
NaNO2< CH3COONa(填“>”“=“或”“<”).(已知HNO2的電離常數(shù)Ka=7.1×10-4mol•L-1,CH3COOH的電離常數(shù)Ka=1.8×10-5mol•L-1).
(3)一定條件下的可逆反應(yīng)2NO2(g)?N2O4 (g)△H=-92.4kJ/mol達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)且其它條件不變時(shí),如果升高溫度,平衡混合物的顏色變深(填“變深”或“變淺”);如果在體積固定的容器中加入一定量的二氧化氮,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng).(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”).

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