Question

【題目】鉛蓄電池是最常見的二次電池，以廢舊鉛蓄電池中的鉛膏(主要含PbO、PbO2、PbSO4等)為原料回收鉛，對(duì)保護(hù)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)意義重大。某工藝流程如下：

(1)已知鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為________。

(2)過程①體現(xiàn)Na2SO3的_________性。

(3)由濾液A可獲得Na2SO4·10H2O粗品，檢驗(yàn)粗品中SO42－離子的實(shí)驗(yàn)方法是________。

(4)結(jié)合化學(xué)用語解釋過程②中PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3的原因________。

(5)反應(yīng)溫度對(duì)過程②轉(zhuǎn)化率(脫硫率)的影響如圖所示，實(shí)際生產(chǎn)中溫度選擇在50℃，若溫度過高，脫硫率下降的原因可能是：________。

(6)將PbO 、PbCO3粗品置于一定濃度HCl和NaCl浸取液中溶解，得到含Na2PbCl4的電解液，如圖電解可得高純Pb，同時(shí)再生浸取液。請(qǐng)結(jié)合化學(xué)用語解釋浸取液再生的原理________。

Answer 1

【答案】PbSO4－2e－＋2H2O=PbO2＋4H+＋SO42－ 還原 取少量晶體，加足量鹽酸，再滴加BaCl2溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則陰離子為SO42－ PbSO4 ＋CO32﹣=PbCO3＋SO42－ 溫度過高，碳酸銨分解 陰極PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－，H+離子在電壓作用下穿過質(zhì)子交換膜向陰極室定向移動(dòng)，形成HCl和NaCl混合液

【解析】

以廢舊鉛蓄電池分選處理得到鉛膏(主要含PbO、PbO2、PbSO4等)，向鉛膏中加入足量Na2SO3溶液，PbO、PbSO4與Na2SO3溶液不反應(yīng)，PbO2具有氧化性，與Na2SO3溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Na2SO4和PbO，過濾得到主要含有Na2SO4的濾液A，對(duì)濾液A蒸干得到副產(chǎn)品Na2SO4；過濾后的濾渣主要為PbO、PbSO4的粗品，向粗品中加入(NH4)2CO3，將PbSO4轉(zhuǎn)化為更難溶的PbCO3，過濾洗滌得到PbO、PbCO3的粗品，加酸溶解浸取，得到含有Pb2+的電解質(zhì)溶液，對(duì)溶液進(jìn)行電解最終得到高純Pb，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O可知，充電時(shí)，陽(yáng)極上PbSO4失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbSO4－2e－＋2H2O=PbO2＋4H+＋SO42－；

(2)根據(jù)分析，過程①為PbO2與Na2SO3溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Na2SO4和PbO，反應(yīng)中S元素化合價(jià)升高，被氧化，則體現(xiàn)了Na2SO3的還原性；

(3)由濾液A可獲得Na2SO4·10H2O粗品，檢驗(yàn)粗品中SO42－離子的實(shí)驗(yàn)方法是取少量晶體，加足量鹽酸，再滴加BaCl2溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則陰離子為SO42－；

(4)過程②中由于碳酸鉛的溶解度比硫酸鉛的溶解度小，較難溶的沉淀會(huì)轉(zhuǎn)化為更難溶的沉淀，即發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，則PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCO3，發(fā)生的離子反應(yīng)為PbSO4＋CO32﹣=PbCO3＋SO42－；

(5)過程②轉(zhuǎn)化率(脫硫率)是利用碳酸銨與硫酸鉛反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸根離子將硫除去，銨鹽的穩(wěn)定性較差，溫度過高會(huì)發(fā)生分解，高溫下，碳酸銨受熱分解生產(chǎn)二氧化碳和氨氣從溶液中逸出，導(dǎo)致溶液中碳酸根離子濃度減小，硫酸鉛不能全部轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，沉淀的轉(zhuǎn)化量較少，脫硫率降低；

(6)將PbO、PbCO3粗品置于一定濃度HCl和NaCl浸取液中溶解，得到含Na2PbCl4的電解液，根據(jù)電解裝置圖所示，與電源負(fù)極相連的為電解池的陰極，陰極上PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－，H+離子在電壓作用下穿過質(zhì)子交換膜向陰極室定向移動(dòng)，形成HCl和NaCl混合液，從而使浸取液再生。