Question

【题目】铅蓄电池是最常见的二次电池，以废旧铅蓄电池中的铅膏(主要含PbO、PbO2、PbSO4等)为原料回收铅，对保护环境和发展循环经济意义重大。某工艺流程如下：

(1)已知铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，充电时，阳极的电极反应式为________。

(2)过程①体现Na2SO3的_________性。

(3)由滤液A可获得Na2SO4·10H2O粗品，检验粗品中SO42－离子的实验方法是________。

(4)结合化学用语解释过程②中PbSO4转化为PbCO3的原因________。

(5)反应温度对过程②转化率(脱硫率)的影响如图所示，实际生产中温度选择在50℃，若温度过高，脱硫率下降的原因可能是：________。

(6)将PbO 、PbCO3粗品置于一定浓度HCl和NaCl浸取液中溶解，得到含Na2PbCl4的电解液，如图电解可得高纯Pb，同时再生浸取液。请结合化学用语解释浸取液再生的原理________。

Answer 1

【答案】PbSO4－2e－＋2H2O=PbO2＋4H+＋SO42－ 还原 取少量晶体，加足量盐酸，再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则阴离子为SO42－ PbSO4 ＋CO32﹣=PbCO3＋SO42－ 温度过高，碳酸铵分解 阴极PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－，H+离子在电压作用下穿过质子交换膜向阴极室定向移动，形成HCl和NaCl混合液

【解析】

以废旧铅蓄电池分选处理得到铅膏(主要含PbO、PbO2、PbSO4等)，向铅膏中加入足量Na2SO3溶液，PbO、PbSO4与Na2SO3溶液不反应，PbO2具有氧化性，与Na2SO3溶液发生氧化还原反应生成Na2SO4和PbO，过滤得到主要含有Na2SO4的滤液A，对滤液A蒸干得到副产品Na2SO4；过滤后的滤渣主要为PbO、PbSO4的粗品，向粗品中加入(NH4)2CO3，将PbSO4转化为更难溶的PbCO3，过滤洗涤得到PbO、PbCO3的粗品，加酸溶解浸取，得到含有Pb2+的电解质溶液，对溶液进行电解最终得到高纯Pb，据此分析解答。

(1)根据铅蓄电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O可知，充电时，阳极上PbSO4失去电子，发生氧化反应，电极反应式为PbSO4－2e－＋2H2O=PbO2＋4H+＋SO42－；

(2)根据分析，过程①为PbO2与Na2SO3溶液发生氧化还原反应生成Na2SO4和PbO，反应中S元素化合价升高，被氧化，则体现了Na2SO3的还原性；

(3)由滤液A可获得Na2SO4·10H2O粗品，检验粗品中SO42－离子的实验方法是取少量晶体，加足量盐酸，再滴加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则阴离子为SO42－；

(4)过程②中由于碳酸铅的溶解度比硫酸铅的溶解度小，较难溶的沉淀会转化为更难溶的沉淀，即发生沉淀的转化，则PbSO4转化为PbCO3，发生的离子反应为PbSO4＋CO32﹣=PbCO3＋SO42－；

(5)过程②转化率(脱硫率)是利用碳酸铵与硫酸铅反应转化为可溶性的硫酸根离子将硫除去，铵盐的稳定性较差，温度过高会发生分解，高温下，碳酸铵受热分解生产二氧化碳和氨气从溶液中逸出，导致溶液中碳酸根离子浓度减小，硫酸铅不能全部转化为碳酸铅，沉淀的转化量较少，脱硫率降低；

(6)将PbO、PbCO3粗品置于一定浓度HCl和NaCl浸取液中溶解，得到含Na2PbCl4的电解液，根据电解装置图所示，与电源负极相连的为电解池的阴极，阴极上PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－，H+离子在电压作用下穿过质子交换膜向阴极室定向移动，形成HCl和NaCl混合液，从而使浸取液再生。