Question

12．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(dá)式K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，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充分?jǐn)嚢�、適當(dāng)升高溫度．
（2）步驟①中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式為PbO₂+SO₃^2-+H₂O=PbSO₄+2OH^-．
（3）寫出步驟④用惰性電極電解的陰極反應(yīng)式Pb²⁺+2e^-=Pb．
（4）PbO₂在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如圖1所示，已知失重曲線上的a點(diǎn)為樣品失重4.0%（即$\frac{樣品起始質(zhì)量-a點(diǎn)固體質(zhì)量}{樣品起始質(zhì)量}$×100%）的殘留固體，若a點(diǎn)固體組成表示為PbO_x，計(jì)算x=1.4．
（5）鉛的加工同樣會(huì)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2所示，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(shí)驗(yàn)結(jié)果如表

離子/（mol．L-1）	Pb2+	Ca2+	Fe3+	Mn2+	Cl-
處理前濃度	0.100	29.8	0.120	0.087	51.9
處理后濃度	0.004	22.6	0.040	0.053	49.9

則上表中除Pb²⁺外，該脫鉛劑對其他離子的去除效果最好的是Fe³⁺，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B（填字母）．
A．4～5     B．6～7    C．9～10    D．11～12．

Answer 1

分析 （1）PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃方程式為：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq），固體和純液體的濃度是定值不出現(xiàn)在表達(dá)式中；
充分?jǐn)嚢�，適當(dāng)升高溫度，增大碳酸鈉的濃度等可以加快反應(yīng)速率；
（2）步驟①PbO₂與亞硫酸鈉發(fā)生氧化反應(yīng)生成PbSO₄，根據(jù)電荷守恒，可知還生成NaOH；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，Pb²⁺獲得電子生成Pb；
（4）加熱分解過程固體中Pb元素質(zhì)量不變；
（5）離子去除率=$\frac{離子濃度變化量}{離子起始濃度}$×100%，去除率越大，去除效果越好；
參加反應(yīng)的是Pb²⁺，由圖象可知，選擇PH要使鉛以Pb²⁺形式存在，酸性太強(qiáng)，正反應(yīng)會(huì)被抑制．

解答 解：（1）PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃方程式為：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq），平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，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等，
故答案為：$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$；充分?jǐn)嚢瑁贿m當(dāng)升高溫度；增大碳酸鈉和亞硫酸鈉的濃度（任寫兩點(diǎn)）；
（2）步驟①PbO₂與亞硫酸鈉發(fā)生氧化反應(yīng)生成PbSO₄，根據(jù)電荷守恒，可知還生成NaOH，反應(yīng)離子方程為：PbO₂+SO₃^2-+H₂O=PbSO₄+2OH^-，
故答案為：PbO₂+SO₃^2-+H₂O=PbSO₄+2OH^-；
（3）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，Pb²⁺獲得電子生成Pb，陰極電極反應(yīng)式：Pb²⁺+2e^-=Pb，
故答案為：Pb²⁺+2e^-=Pb；
（4）加熱分解過程固體中Pb元素質(zhì)量不變，則100×$\frac{207}{207+32}$=96×$\frac{207}{207+16x}$，解得x=1.4，
故答案為：1.4；
（5）Fe³⁺去除率為$\frac{0.12-0.04}{0.12}$×100%=67%，Ca²⁺去除率為$\frac{29.8-22.6}{29.8}$×100%=24%，Mn²⁺去除率為$\frac{0.087-0.053}{0.087}$×100%=39%，Cl^-去除率為$\frac{51.9-49.9}{51.9}$×100%=3.9%，則除Pb²⁺外，該脫鉛劑對其它離子的去除效果最好的是Fe³⁺，
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要使鉛以Pb²⁺形式存在，酸性太強(qiáng)，正反應(yīng)被抑制，去除效果降低，則脫鉛時(shí)最合適的pH約6～7，
故答案為：B．

點(diǎn)評 本題以從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛為載體，考查信息獲取與遷移運(yùn)用、陌生方程式的書寫、反應(yīng)速率影響因素、電解原理、對數(shù)據(jù)與圖象的分析處理等，難度中等．