Question

【題目】廢舊鉛蓄電池的回收利用可減少對環境的污染和實現鉛資源的可持續發展，其陰、陽極填充物(鉛膏，主要含PbO2、PbO、PbSO4)是廢舊鉛蓄電池的主要部分，回收鉛單質的一種工藝流程如下：

(1)反應①的化學方程式為________________，操作a的名稱是___________。

(2)濾液B中的溶質除Na2SO4外，還含有較多的___________(寫化學式)，若利用該濾液回收Na2SO4·10H2O，可加入___________(寫試劑名稱)除掉該物質。

(3)若反應②完成后的溶液中c(Pb2+)=5×10－6mol/L，則該溶液中c(SO42-)<___________ mol/L [已知Ksp(PbSO4)=1.06×10-8，Ksp (PbCO3)=3.3×10-14]

(4)用涂PbO2的鈦板作陽極，鉛板作陰極，電解含Pb2+的電解液，可得到純度99.99%的Pb粉，產物Pb在___________極（填“陰”或“陽”）產生，陽極的電極反應式為___________。

(5)若實驗中所取鉛膏的質量為16g(PbO2的質量分數為15%)，要將PbO2全部還原，至少需要加入1.0mol/L的Na2SO3溶液___________ mL(結果保留整數)。

Answer 1

【答案】Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4 過濾 Na2CO3 硫酸 2.12×10-3 陰 2H2O-4e-=4H++O2↑ 10

【解析】

鉛膏(PbSO4、PbO2、PbO等)中加入足量的亞硫酸鈉，發生氧化還原反應還原PbO2，過濾得到濾渣為PbSO4、PbO，溶液為Na2SO3、Na2SO4；向PbSO4、PbO中加入飽和碳酸鈉溶液，發生沉淀的轉化，過濾得到PbCO3、PbO和濾液B，濾液B為硫酸鈉和碳酸鈉的混合溶液，PbCO3、PbO加入20%的HBF4，得到含有Pb2+的電解液，電解含Pb2+的電解液可得到Pb和O2，以此解答該題。

(1)反應①是PbO2將Na2SO3氧化為Na2SO4，PbO2被還原為PbO，該反應的化學方程式為Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4，操作a用于分離難溶性的固體和可溶性液體混合物的方法，因此該操作方法為過濾；

(2)向PbO、PbSO4混合物中加入足量的Na2CO3，PbSO4與Na2CO3發生沉淀的轉化，因此濾液B中的溶質除Na2SO4外，還含有較多Na2CO3，若利用該濾液回收Na2SO410H2O，可利用酸性H2SO4>H2CO3，向含有Na2SO4、Na2CO3的混合溶液中加入適量的硫酸除去碳酸鈉；

(3)若反應②完成后的溶液中c(Pb2+)=5×10-6mol/L，則該溶液中c(SO42-)＜=2.12×10-3mol/L；

(4)用涂PbO2的鈦板作陽極，鉛板作陰極，電解含Pb2+的電解液，可得到純度99.99%的Pb粉，Pb2+被還原，應在陰極生成，陽極上溶液中的OH-失去電子，發生氧化反應，生成O2，電極反應式為2H2O-4e-=4H++O2↑；

(5)二氧化鉛的物質的量為：n(PbO2)==0.01mol，根據Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4可知n(Na2SO3)= n(PbO2)=0.01mol，則V[Na2SO3(aq)]==0.01L=10mL。