【題目】以含鉛廢料(主要含Pb、PbO、PbO2、PbSO4)和稀H2SO4為原料制備高純Pb、PbO等,實(shí)現(xiàn)鉛的再生利用。其主要流程如下:

(1)“酸溶”時(shí),在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應(yīng)生成PbSO4,生成1mol PbSO4,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是________mol。Fe2+催化過程可表示為:

①2Fe2++PbO2+4H++SO42-=2Fe3++PbSO4+2H2O

______________________。(用離子方程式表示反應(yīng)②)

(2)寫出脫硫過程發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________________________。

(3)已知:①PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)==NaHPbO2(aq),其溶解度曲線如右圖所示。

②粗品PbO中所含雜質(zhì)不溶于NaOH溶液。結(jié)合上述信息,完成由粗品PbO得到高純PbO的操作:將粗品PbO溶解在一定量______(填“35%”或“10%”)的NaOH溶液中,加熱至110℃,充分溶解后,_________(填“趁熱過濾”或“蒸發(fā)濃縮”),將濾液冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌并干燥得到高純PbO固體。

(4)將PbO粗品溶解在HC1和NaC1的混合溶液中,得到含Na2PbC14的電解液,電解Na2PbC14溶液,生成Pb,如右圖所示。

①陰極的電極反應(yīng)式是__________________________。

②電解一段時(shí)間后,Na2PbC14濃度極大下降,為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用,陰極區(qū)采取的方法是________________________。

【答案】 2 2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+ PbSO4+2NaOHPbO+Na2SO4+H2O 35% 趁熱過濾 PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- 繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO粗品

【解析】以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)H2SO4為原料,制備高純PbO,含鉛廢料加入硫酸亞鐵、稀硫酸加熱反應(yīng)過濾得到PbSO4粗品,加入10%的氫氧化鈉溶液加熱反應(yīng),冷卻過濾得到PbO粗品,粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液,冷卻結(jié)晶、過濾得PbO。

(1)“酸溶時(shí),在Fe2+催化下,Pb、PbO2H2SO4反應(yīng)生成PbSO4和水,化學(xué)方程式為:Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,根據(jù)方程式可知,生成1mol PbSO4,轉(zhuǎn)移2mol電子,故答案為:2;

②催化劑通過參加反應(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)①中Fe2+PbO2氧化為Fe3+,則反應(yīng)iiFe3+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+

(2) 根據(jù)上述分析,脫硫過程中發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O,故答案為:PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O;

(3) ②根據(jù)PbO的溶解度曲線,提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在NaOH溶液中,結(jié)合溶解度曲線特點(diǎn)可知濃度高的NaOH溶液和較高的溫度,PbO的溶解度高,因此加熱至較高溫度,充分溶解,然后再高溫下趁熱過濾除去雜質(zhì),后冷卻后PbO又析出結(jié)晶,再次過濾可得到PbO固體,故答案為:35% ;趁熱過濾;

(4)①陰極發(fā)生還原反應(yīng),Na2PbC14得到電子生成Pb,電極反應(yīng)式為PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-,故答案為:PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-;

②陰極發(fā)生還原反應(yīng),Na2PbC14得到電子生成Pb,電極反應(yīng)式為PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),溶液中的H2O放電生成氧氣和氫離子,電極方程式為2H2O-4e--= O2+4H+,電解一段時(shí)間后,Na2PbC14濃度極大下降,為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用,根據(jù)少什么加什么,溶液中減少了Pb和O,應(yīng)該在陰極區(qū)加PbO粗品,溶解在HC1和NaC1的混合溶液中,得到含Na2PbC14的電解液,故答案為:繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO粗品。

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