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(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______．

（2）過(guò)程Ⅰ中，Fe2+催化過(guò)程可表示為：

．

寫(xiě)出ii的離子方程式：______．

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．

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．

______．

（3）過(guò)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(fā)生反應(yīng)：

與外接電源的______極相連．

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______．

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______．

Answer 1

【答案】4 取a中紅色溶液少量，加入足量Pb，充分反應(yīng)后，紅色褪去 否 負(fù) 阻止HPbO2-進(jìn)入陽(yáng)極室被氧化

【解析】

（1）在催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應(yīng)生成PbSO4和水，據(jù)此書(shū)寫(xiě)反應(yīng)方程式；

（2）①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；

②加入過(guò)量的Pb平衡逆向進(jìn)行充分反應(yīng)后，紅色褪去；

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

（4）①根據(jù)鈉離子的移動(dòng)方向確定陰陽(yáng)極；

②電解過(guò)程中，PbO2在陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；

③鈉離子交換膜只允許鈉離子通過(guò)。

（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：；

（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：；

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：

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，

取a中紅色溶液少量，溶液中存在平衡，，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，

（3）因?yàn)?/span>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(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，b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，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為；

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；