Question

【題目】廢舊鉛蓄電池的回收利用可減少對環(huán)境的污染和實現(xiàn)鉛資源的可持續(xù)發(fā)展，其陰、陽極填充物(鉛膏，主要含PbO2、PbO、PbSO4)是廢舊鉛蓄電池的主要部分，回收鉛單質(zhì)的一種工藝流程如下：

(1)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為________________，操作a的名稱是___________。

(2)濾液B中的溶質(zhì)除Na2SO4外，還含有較多的___________(寫化學(xué)式)，若利用該濾液回收Na2SO4·10H2O，可加入___________(寫試劑名稱)除掉該物質(zhì)。

(3)若反應(yīng)②完成后的溶液中c(Pb2+)=5×10－6mol/L，則該溶液中c(SO42-)<___________ mol/L [已知Ksp(PbSO4)=1.06×10-8，Ksp (PbCO3)=3.3×10-14]

(4)用涂PbO2的鈦板作陽極，鉛板作陰極，電解含Pb2+的電解液，可得到純度99.99%的Pb粉，產(chǎn)物Pb在___________極（填“陰”或“陽”）產(chǎn)生，陽極的電極反應(yīng)式為___________。

(5)若實驗中所取鉛膏的質(zhì)量為16g(PbO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%)，要將PbO2全部還原，至少需要加入1.0mol/L的Na2SO3溶液___________ mL(結(jié)果保留整數(shù))。

Answer 1

【答案】Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4 過濾 Na2CO3 硫酸 2.12×10-3 陰 2H2O-4e-=4H++O2↑ 10

【解析】

鉛膏(PbSO4、PbO2、PbO等)中加入足量的亞硫酸鈉，發(fā)生氧化還原反應(yīng)還原PbO2，過濾得到濾渣為PbSO4、PbO，溶液為Na2SO3、Na2SO4；向PbSO4、PbO中加入飽和碳酸鈉溶液，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，過濾得到PbCO3、PbO和濾液B，濾液B為硫酸鈉和碳酸鈉的混合溶液，PbCO3、PbO加入20%的HBF4，得到含有Pb2+的電解液，電解含Pb2+的電解液可得到Pb和O2，以此解答該題。

(1)反應(yīng)①是PbO2將Na2SO3氧化為Na2SO4，PbO2被還原為PbO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4，操作a用于分離難溶性的固體和可溶性液體混合物的方法，因此該操作方法為過濾；

(2)向PbO、PbSO4混合物中加入足量的Na2CO3，PbSO4與Na2CO3發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，因此濾液B中的溶質(zhì)除Na2SO4外，還含有較多Na2CO3，若利用該濾液回收Na2SO410H2O，可利用酸性H2SO4>H2CO3，向含有Na2SO4、Na2CO3的混合溶液中加入適量的硫酸除去碳酸鈉；

(3)若反應(yīng)②完成后的溶液中c(Pb2+)=5×10-6mol/L，則該溶液中c(SO42-)＜=2.12×10-3mol/L；

(4)用涂PbO2的鈦板作陽極，鉛板作陰極，電解含Pb2+的電解液，可得到純度99.99%的Pb粉，Pb2+被還原，應(yīng)在陰極生成，陽極上溶液中的OH-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成O2，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑；

(5)二氧化鉛的物質(zhì)的量為：n(PbO2)==0.01mol，根據(jù)Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4可知n(Na2SO3)= n(PbO2)=0.01mol，則V[Na2SO3(aq)]==0.01L=10mL。