题目内容

【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________。

【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。

练习册系列答案
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【题目】镁在空气中燃烧除生成MgO外,还可能生成Mg3N2。某校化学兴趣小组的同学利用镁在空气中燃烧后的固体(不含单质)进行实验,探究其组成。

(1)甲组同学取一定量燃烧后的固体投入水中,得到了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 的气体,该气体的化学式为__________,说明固体中含有Mg3N2,生成该气体的化学反应方程式为_________________________。

(2)乙组同学为测定Mg3N2含量,用图示装置进行实验,充分反应后再加热A。其中浓硫酸的作用是_____,对A加热的目的是______________________________________。已知加入的固体质量为4.0g,最终C装置增重ag,则固体中含Mg3N2 _______g(用含a的式子表示)。

(3)丙组有的同学认为乙组同学的测定结果偏高,理由是__________________________________________________________________________________________________。

有的同学认为乙组同学的测定结果偏低,理由是____________________________________________________________________________________________________________。

丙组同学进行了改进,他们将乙组同学实验中得到的难溶固体进行过滤、洗涤、干燥,并

灼烧固体至恒重,测得其质量为4.08g。上述过程中,洗涤沉淀的操作是_______________________________________________________________________________________。

镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg3N2的质量分数为_____________。

(4)有一种用铵盐与含镁矿石混合煅烧制取氧化镁的方法,解决了现有方法存在的原料成 本高、项目投资大、能耗高、副产品不好用等问题,其原理是将含镁矿石粉(含氧化镁)与 铵盐混合,经过煅烧、水溶、过滤,得到粗镁盐溶液,并回收煅烧产生的氨。写出用固体(NH4)2SO4与含镁矿石粉煅烧的化学反应方程式__________________________________________________________________________________________。

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