6.湿法-火法联合工艺从铅膏(主要成分为PbO、PbO2、PbSO4)中提取铅的一种工艺流程如图1所示:
已知:Ksp(PbSO4)=1.6×10-5,Ksp (PbCO3)=3.3×10-14
(1)步骤I中,发生的氧化还原反应的离子方程式为PbO2+2Fe2++SO42-+4H+═PbSO4+2Fe3++2H2O.
(2)若步骤I充分反应后未过滤、洗涤,直接加入Na2CO3溶液,会导致步骤II中Na2CO3的用量增加,其原因是溶液中的H+、Fe3+会与CO32-反应.
(3)若母液中c(SO42-)=1.6mol•L-1,c(CO32-)=3.3×10-6mol•L-1,试通过计算判断PbCO3中是否混有PbSO4?请写出计算过程.PbCO3:c(Pb2+)=3.3×10-14/3.3×10-6=1.0×10-8mol•L-1;PbSO4:Q=c(Pb2+)×c(SO42-)=1.0×10-8×1.6=1.6×10-8<Ksp(PbSO4
说明PbSO4在母液中未饱和,即PbCO3中不混有PbSO4
(4)步骤II中,若用同体积、同浓度的NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液,对PbSO4转化率有何影响,并说明理由.PbSO4转化率变小,理由是相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中,前者c(CO32-)较大.
(5)步骤III中,PbCO3和焦炭按物质的量比2:1投料,则排放气体的主要成分是CO2
(6)钠离子交换膜固相电解法是从铅膏中提取铅的一种新工艺,装置示意图2为:将铅膏投入阴极室,铅膏中的PbSO4与NaOH溶液发生反应:PbSO4+3OH-═HPbO2-+SO42-+H2O.
①a与外接电源的正极相连.
②电解过程中,PbO2、PbO、HPbO2-在阴极放电,
其中HPbO2-放电的电极反应式为HPbO2-+2e-+H2O═Pb+3OH-
③与传统无膜固相电解法相比,使用钠离子交换膜可以提高Pb元素的利用率,原因是钠离子交换膜阻止HPbO2-进入阳极室被氧化.
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