Question

随着社会的发展，铅的冶炼、加工、废铅蓄电池量急剧增加等引起的铅污染应当得到重视与关注．废铅蓄电池回收铅和含铅废水的处理工艺流程如下：

已知：Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5；Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14回答下列问题：
（1）写出步骤①转化还原提高反应速率和铅浸出率的2条措施

 

；
（2）写出步骤①PbSO₄转化的离子方程式

 

；PbO₂转化的化学方程式

 

；
（3）写出步骤②证明已经洗涤干净的实验操作方法：

 

；
（4）步骤③从母液可获得副产品为

 

；
（5）写出步骤④用惰性电极电解的阴极反应式：

 

；写出铅蓄电池放电时正极反应离子方程式：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,氧化还原反应,原电池和电解池的工作原理,硫酸根离子的检验

专题：实验设计题

分析：将废蓄电池预处理，然后向含铅渣泥中加入Na₂SO₃、Na₂CO₃和H₂O，Na₂SO₃和PbO₂发生氧化还原反应生成PbSO₄，因为Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄转化为PbCO₃，过滤、洗涤沉淀得到PbCO₃，母液中含有Na₂SO₄，所以可以得到副产品Na₂SO₄；
将PbCO₃溶于强酸性H₂SiF₆中，得到PbSiF₆，然后采用电解的方法制取Pb，
（1）步骤①转化还原提高反应速率和铅浸出率可以采用升高温度、充分搅拌等方法；
（2）PbSO₄和Na₂CO₃反应生成溶度积常数更小的PbCO₃和Na₂SO₄；二氧化铅具有强氧化性，Na₂SO₃具有还原性，二者发生氧化还原反应；
（3）如果洗涤液中不含有硫酸根离子就证明洗涤干净；
（4）Na₂SO₄是可溶性盐，会留在母液中；
（5）用惰性电极电解时，阴极上Pb ²⁺放电发生还原反应，铅蓄电池放电时，正极上二氧化铅得电子发生还原反应．

解答： 解：将废蓄电池预处理，然后向含铅渣泥中加入Na₂SO₃、Na₂CO₃和H₂O，Na₂SO₃和PbO₂发生氧化还原反应生成PbSO₄，因为Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄转化为PbCO₃，过滤、洗涤沉淀得到PbCO₃，母液中含有Na₂SO₄，所以可以得到副产品Na₂SO₄；
将PbCO₃溶于强酸性H₂SiF₆中，得到PbSiF₆，然后采用电解的方法制取Pb，
（1）步骤①转化还原提高反应速率和铅浸出率可以采用升高温度、充分搅拌或增大亚硫酸钠和碳酸钠浓度等方法，故答案为：充分搅拌，适当升高温度，增大碳酸钠和亚硫酸钠浓度；
（2）Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5＞Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14，所以PbSO₄和Na₂CO₃反应生成溶度积常数更小的PbCO₃，同时生成Na₂SO₄，离子反应方程式为CO₃^2-+PbSO₄=PbCO₃+SO₄^2-；
二氧化铅具有强氧化性，Na₂SO₃具有还原性，二者发生氧化还原反应，反应方程式为PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH，
故答案为：CO₃^2-+PbSO₄=PbCO₃+SO₄^2-；PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH；
（3）如果洗涤液中不含有硫酸根离子就证明洗涤干净，其检验方法为：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入过量盐酸再滴入少量氯化钡溶液，如果无沉淀产生，证明已经洗涤干净，故答案为：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入过量盐酸再滴入少量氯化钡溶液，如果无沉淀产生，证明已经洗涤干净；
（4）Na₂SO₄是可溶性盐，不会析出，所以会留在母液中，故答案为：Na₂SO₄；
（5）用惰性电极电解时，阴极上Pb ²⁺放电发生还原反应，电极反应式为Pb²⁺+2e^-=Pb，铅蓄电池放电时，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，电极反应式为PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，
故答案为：Pb²⁺+2e^-=Pb；PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O．

点评：本题考查较综合，涉及混合物的分离和提纯、电解原理、离子检验、氧化还原反应等知识点，能从整体上分析、把握制取原理，知道亚硫酸盐和二氧化铅能发生氧化还原反应，题目难度中等．