题目内容

【题目】工业上常以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO和副产品Na2SO4。其工作流程如下:

(1)①该工艺中采用H2O2取代原工艺中的FeSO4减少了杂质的进入,写出溶解时H2O2参与反应的离子方程式 。

②脱硫过程是把PbSO4转化为PbCO3,然后煅烧生成PbO而不直接煅烧PbSO4生成PbO,其原因是 。

③煅烧碳酸铅得到粗PbO。在NaOH溶液中,存在平衡:

PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq) ΔH>0,其溶解度曲线如图所示。

结合上述溶解度曲线,简述由粗PbO制备高纯PbO的实验方案: 。

(2)滤液1和滤液2按一定比例混合得到主要成分为Na2SO4及少量Pb2+等重金属离子的混合液,实验室中提纯其中的Na2SO4步骤如下:

Ⅰ.取100 mL滤液,调节滤液的pH,向滤液中加入10 g活性炭充分搅拌,过滤

Ⅱ.加热滤液

Ⅲ.向滤液中加入100 mL乙醇

Ⅳ.过滤、洗涤,烘干

①不同pH下滤液中铅的去除率如图所示,pH>7时,铅去除率下降的原因可能是 。

②步骤Ⅱ加热除了把滤液浓缩到15%外,还有一个作用为 。

③步骤Ⅲ加入乙醇的作用为 。

【答案】

(1)①H2O2+ PbO2 +H2SO4= PbSO4+ O2↑+ 2H2O(3分)

②直接煅烧PbSO4需要的温度高,消耗更多的能量,产生的SO2等污染空气(答一点)(2分)

③将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加热至100℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体。(3分)

(2)①pH过高时Pb2+与OH—反应生成溶解于水的HPbO2-(3分)

②除去双氧水(2分)

③降低硫酸钠的溶解度,使其结晶出来(2分)

【解析】

试题分析:

(1)①显然工艺中的FeSO4作还原剂与PbO2生成PbSO4,用双氧水代替FeSO4确定双氧水也应是反应的还原剂,产物是氧气,故反应方程式为H2O2+ PbO2 +H2SO4= PbSO4+ O2↑+ 2H2O;

②碳酸盐较易分解,而硫酸盐难分解,分解需要消耗更多能源,且分解产物为SO2和SO3会产生污染;

③根据反应方程式确定该反应为吸热反应,温度升高反应正向进行,低温有利于PbO生成;根据图像可知35%的NaOH溶液溶解PbO的量更多,随温度变化更明显,故确定方案为:将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加热至100℃,充分溶解后,趁热过滤去掉不溶杂质,冷却结晶,过滤得到PbO固体。

(2)①根据图像可知pH>7时,铅去除率下降而溶液中含铅微粒的浓度增大,所以铅元素应转化为其他可溶的微粒,再根据(1)信息得出碱性条件下存在HPbO2-;

②双氧水易分解,加热即可除去;

③无机盐在有机溶剂中溶解度小,所以加入乙醇可以降低硫酸钠的溶解度,使其结晶出来。

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