Question

【題目】【山東省日照市2017屆高三下學期第二次模擬考試理科綜合化學試題】

以含鉛廢料(主要含Pb、PbO、PbO2、PbSO4)和稀H2SO4為原料制備高純Pb、PbO等，實現鉛的再生利用。其主要流程如下：

(1)“酸溶”時，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反應生成PbSO4，生成1mol PbSO4，轉移電子的物質的量是________mol。Fe2+催化過程可表示為：

①2Fe2++PbO2+4H++SO42-=2Fe3++PbSO4+2H2O

②______________________。(用離子方程式表示反應②)

(2)寫出脫硫過程發生主要反應的化學方程式：_______________________________。

(3)已知：①PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)==NaHPbO2(aq)，其溶解度曲線如右圖所示。

②粗品PbO中所含雜質不溶于NaOH溶液。結合上述信息，完成由粗品PbO得到高純PbO的操作：將粗品PbO溶解在一定量______(填“35％”或“10％”)的NaOH溶液中，加熱至110℃，充分溶解后，_________(填“趁熱過濾”或“蒸發濃縮”)，將濾液冷卻結晶，過濾、洗滌并干燥得到高純PbO固體。

(4)將PbO粗品溶解在HC1和NaC1的混合溶液中，得到含Na2PbC14的電解液，電解Na2PbC14溶液，生成Pb，如右圖所示。

①陰極的電極反應式是__________________________。

②電解一段時間后，Na2PbC14濃度極大下降，為了恢復其濃度且實現物質的循環利用，陰極區采取的方法是________________________。

Answer 1

【答案】 2 2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+ PbSO4+2NaOHPbO+Na2SO4+H2O 35% 趁熱過濾 PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- 繼續向陰極區加PbO粗品

【解析】以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料，制備高純PbO，含鉛廢料加入硫酸亞鐵、稀硫酸加熱反應過濾得到PbSO4粗品，加入10%的氫氧化鈉溶液加熱反應，冷卻過濾得到PbO粗品，粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液，冷卻結晶、過濾得PbO。

(1)“酸溶”時，在Fe2+催化下，Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水，化學方程式為：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，根據方程式可知，生成1mol PbSO4，轉移2mol電子，故答案為：2；

②催化劑通過參加反應，改變反應歷程，降低反應的活化能，加快化學反應速率，而本身的質量和化學性質反應前后保持不變，根據題給信息知反應①中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+，則反應ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+，離子方程式為：2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+，故答案為：2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+；

(2) 根據上述分析，脫硫過程中發生的反應為PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O，故答案為：PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O；

(3) ②根據PbO的溶解度曲線，提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在NaOH溶液中，結合溶解度曲線特點可知濃度高的NaOH溶液和較高的溫度，PbO的溶解度高，因此加熱至較高溫度，充分溶解，然后再高溫下趁熱過濾除去雜質，后冷卻后PbO又析出結晶，再次過濾可得到PbO固體，故答案為：35% ；趁熱過濾；

(4)①陰極發生還原反應，Na2PbC14得到電子生成Pb，電極反應式為PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-，故答案為：PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-；

②陰極發生還原反應，Na2PbC14得到電子生成Pb，電極反應式為PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-，陽極發生氧化反應，溶液中的H2O放電生成氧氣和氫離子，電極方程式為2H2O-4e--= O2+4H+，電解一段時間后，Na2PbC14濃度極大下降，為了恢復其濃度且實現物質的循環利用，根據少什么加什么，溶液中減少了Pb和O，應該在陰極區加PbO粗品，溶解在HC1和NaC1的混合溶液中，得到含Na2PbC14的電解液，故答案為：繼續向陰極區加PbO粗品。