Question

隨著社會的發(fā)展，鉛的冶煉、加工、廢鉛蓄電池量急劇增加等引起的鉛污染應當得到重視與關注．廢鉛蓄電池回收鉛和含鉛廢水的處理工藝流程如下：

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轉化還原提高反應速率和鉛浸出率的2條措施

 

；
（2）寫出步驟①PbSO₄轉化的離子方程式

 

；PbO₂轉化的化學方程式

 

；
（3）寫出步驟②證明已經洗滌干凈的實驗操作方法：

 

；
（4）步驟③從母液可獲得副產品為

 

；
（5）寫出步驟④用惰性電極電解的陰極反應式：

 

；寫出鉛蓄電池放電時正極反應離子方程式：

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,氧化還原反應,原電池和電解池的工作原理,硫酸根離子的檢驗

專題：實驗設計題

分析：將廢蓄電池預處理，然后向含鉛渣泥中加入Na₂SO₃、Na₂CO₃和H₂O，Na₂SO₃和PbO₂發(fā)生氧化還原反應生成PbSO₄，因為Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄轉化為PbCO₃，過濾、洗滌沉淀得到PbCO₃，母液中含有Na₂SO₄，所以可以得到副產品Na₂SO₄；
將PbCO₃溶于強酸性H₂SiF₆中，得到PbSiF₆，然后采用電解的方法制取Pb，
（1）步驟①轉化還原提高反應速率和鉛浸出率可以采用升高溫度、充分攪拌等方法；
（2）PbSO₄和Na₂CO₃反應生成溶度積常數更小的PbCO₃和Na₂SO₄；二氧化鉛具有強氧化性，Na₂SO₃具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應；
（3）如果洗滌液中不含有硫酸根離子就證明洗滌干凈；
（4）Na₂SO₄是可溶性鹽，會留在母液中；
（5）用惰性電極電解時，陰極上Pb ²⁺放電發(fā)生還原反應，鉛蓄電池放電時，正極上二氧化鉛得電子發(fā)生還原反應．

解答： 解：將廢蓄電池預處理，然后向含鉛渣泥中加入Na₂SO₃、Na₂CO₃和H₂O，Na₂SO₃和PbO₂發(fā)生氧化還原反應生成PbSO₄，因為Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄轉化為PbCO₃，過濾、洗滌沉淀得到PbCO₃，母液中含有Na₂SO₄，所以可以得到副產品Na₂SO₄；
將PbCO₃溶于強酸性H₂SiF₆中，得到PbSiF₆，然后采用電解的方法制取Pb，
（1）步驟①轉化還原提高反應速率和鉛浸出率可以采用升高溫度、充分攪拌或增大亞硫酸鈉和碳酸鈉濃度等方法，故答案為：充分攪拌，適當升高溫度，增大碳酸鈉和亞硫酸鈉濃度；
（2）Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄和Na₂CO₃反應生成溶度積常數更小的PbCO₃，同時生成Na₂SO₄，離子反應方程式為CO₃^2-+PbSO₄=PbCO₃+SO₄^2-；
二氧化鉛具有強氧化性，Na₂SO₃具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應，反應方程式為PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH，
故答案為：CO₃^2-+PbSO₄=PbCO₃+SO₄^2-；PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH；
（3）如果洗滌液中不含有硫酸根離子就證明洗滌干凈，其檢驗方法為：取少量最后一次洗滌液于試管中，滴入過量鹽酸再滴入少量氯化鋇溶液，如果無沉淀產生，證明已經洗滌干凈，故答案為：取少量最后一次洗滌液于試管中，滴入過量鹽酸再滴入少量氯化鋇溶液，如果無沉淀產生，證明已經洗滌干凈；
（4）Na₂SO₄是可溶性鹽，不會析出，所以會留在母液中，故答案為：Na₂SO₄；
（5）用惰性電極電解時，陰極上Pb ²⁺放電發(fā)生還原反應，電極反應式為Pb²⁺+2e^-=Pb，鉛蓄電池放電時，正極上二氧化鉛得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，
故答案為：Pb²⁺+2e^-=Pb；PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O．

點評：本題考查較綜合，涉及混合物的分離和提純、電解原理、離子檢驗、氧化還原反應等知識點，能從整體上分析、把握制取原理，知道亞硫酸鹽和二氧化鉛能發(fā)生氧化還原反應，題目難度中等．