Question

Ⅰ廢鉛蓄電池量急速增加所引起的鉛污染日益嚴(yán)重．工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的工藝流程如下：

已知：Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5，Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14．
回答下列問題：
（1）寫出步驟①中PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃過程的平衡常數(shù)表達式K=

 

．為提高步驟①的反應(yīng)速率和鉛浸出率，你認(rèn)為可采取的兩條措施是

 

．
（2）寫出步驟②證明已經(jīng)洗滌干凈的實驗操作方法

 

．步驟③從母液可獲得副產(chǎn)品為

 

．寫出步驟④用惰性電極電解的陰極反應(yīng)式

 

．
Ⅱ鉛的冶煉、加工同樣會使水體中重金屬鉛的含量增大造成嚴(yán)重污染．水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有Pb²⁺、Pb（OH）⁺、Pb（OH）₂、Pb（OH）₃^-、Pb（OH）₄^2-．各形態(tài)的濃度分?jǐn)?shù)α隨溶液pH 變化的關(guān)系如圖所示：

（3）往含Pb²⁺的溶液中滴稀NaOH溶液，pH=8時溶液中存在的陽離子除H⁺、Na⁺外還有

 

，pH=9時，主要反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）某課題組制備了一種新型脫鉛劑，能有效去除水中的痕量鉛，實驗結(jié)果如下表：

離子	Pb2+	Ca2+	Fe3+	Mn2+	Cl-
處理前濃度/（mg?L-1）	0.100	29.8	0.120	0.087	51.9
處理后濃度/（mg?L-1）	0.004	22.6	0.040	0.053	49.8

上表中除Pb²⁺外，該脫鉛劑對其他離子的去除效果最好的是

 

．
（5）如果該脫鉛劑（用EH表示）脫鉛過程中主要發(fā)生的反應(yīng)為：2EH（s）+Pb²⁺?E₂Pb（s）+2H⁺．則脫鉛的最合適pH 范圍為

 

（填字母）．
A．4～5 B．6～7 C．9～10D．11～12．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：實驗設(shè)計題,基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)轉(zhuǎn)化：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）結(jié)合平衡常數(shù)概念來書寫平衡常數(shù)表達式；根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素結(jié)合實際來回答；
（2）步驟②證明已經(jīng)洗滌干凈只要證明其中不含有硫酸根離子即可；電解池的陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（3）pH=9時，曲線2、3表示的物質(zhì)共存，由圖可知Pb（OH）₂的濃度分?jǐn)?shù)比Pb（OH）⁺的大，所以主要反應(yīng)是生成Pb（OH）₂，pH=12時，Pb（OH）₃^-、Pb（OH）₄^2-共存；
（4）根據(jù)濃度變化判斷處理效果；
（5）根據(jù)反應(yīng)判斷，參加反應(yīng)的是Pb²⁺，由圖象可知，選擇PH要使鉛全部以Pb²⁺形式存在．

解答： 解：Ⅰ（1）反應(yīng)平衡常數(shù)是用各反應(yīng)物和生成物濃度計算表示，固體和純液體的濃度是定值不出現(xiàn)在表達式中，為了加快反應(yīng)速率和鉛浸出率，可以采取措施有：充分?jǐn)嚢�；適當(dāng)升高溫度；增大碳酸鈉和亞硫酸鈉的濃度，故答案為：平衡常數(shù)K=

c(SO42-)

c(CO32-)

，
故答案為：

c(SO42-)

c(CO32-)

；充分?jǐn)嚢�；適當(dāng)升高溫度；增大碳酸鈉和亞硫酸鈉的濃度（任寫兩點）；
（2）步驟②證明已經(jīng)洗滌干凈只要證明其中不含有硫酸根離子即可，可以用氯化鋇來檢驗，根據(jù)流程圖，結(jié)合發(fā)生反應(yīng)：PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH，所以從母液可獲得副產(chǎn)品為NaOH、Na₂SO₄，電解池的陰極上是鉛離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：Pb²⁺+2e^-=Pb，
故答案為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴入過量鹽酸后，再滴入少量氯化鋇溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則證明已經(jīng)洗滌干凈；NaOH、Na₂SO₄；Pb²⁺+2e^-=Pb；
（3）由圖象可知pH=8時，Pb²⁺，Pb（OH）⁺和Pb（OH）₂共存，另外溶液中還有H⁺，所以中存在的陽離子（Na⁺除外）有Pb²⁺、Pb（OH）⁺、H⁺；pH=9時，曲線2、3表示的物質(zhì)共存，由圖可知Pb（OH）₂的濃度分?jǐn)?shù)比Pb（OH）⁺的大，所以主要反應(yīng)是生成Pb（OH）₂，反應(yīng)的方程式為Pb²⁺+2OH^-═Pb（OH）₂↓，
故答案為：Pb²⁺、Pb（OH）⁺；Pb²⁺+2OH^-═Pb（OH）₂↓；
（4）加入脫鉛劑，Pb²⁺濃度轉(zhuǎn)化率為

0.1-0.004

0.1

×100%=96%，F(xiàn)e³⁺濃度轉(zhuǎn)化率為

0.12-0.04

0.12

×100%=67%，而其它兩種離子轉(zhuǎn)化率較小，則除Pb²⁺外，該脫鉛劑對其它離子的去除效果最好的是Fe³⁺，
故答案為：Fe³⁺；
（5）反應(yīng)為2EH（s）+Pb²⁺?E₂Pb（s）+2H⁺，參加反應(yīng)的是Pb²⁺，由圖象可知，選擇PH要使鉛全部以Pb²⁺形式存在，應(yīng)為6～7之間，
故答案為：B．

點評：本題以廢鉛蓄電池回收鉛為背景，考查未知反應(yīng)書寫、平衡移動、電化學(xué)及基礎(chǔ)實驗問題，向考生展示運用化學(xué)知識解決生產(chǎn)生活中的實際問題，體現(xiàn)了化學(xué)與環(huán)境、化學(xué)與生活的關(guān)系，引導(dǎo)考生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，培養(yǎng)考生的綠色化學(xué)理念．