Question

1．利用新方案和新工藝處理廢舊鉛酸蓄電池，可以達(dá)到節(jié)能減排、防治污染和資源循環(huán)利用的目的．一種處理鉛酸蓄電池的流程如圖1：

已知：K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-8）和K_sp（PbCO₃）=7.4×10^-14
（1）寫出鉛酸蓄電池放電時(shí)的總反應(yīng)Pb+PbO₂+2H₂SO₄ ═2PbSO₄+2H₂O；
（2）廢舊電池的預(yù)處理時(shí)需要將電池放電完全，目的是將電極材料全部轉(zhuǎn)換為PbSO₄；
（3）寫出鉛膏脫硫時(shí)的離子方程式PbSO₄+CO₃^2-=SO₄^2-+PbCO₃．
（4）傳統(tǒng)的鉛蓄電池的處理工藝是將電池破碎后，洗滌，干燥，直接送入回轉(zhuǎn)爐熔煉．而該工藝使用純堿脫硫的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以減小污染，對環(huán)境友好．
（5）已知芒硝（Na₂SO₄•10H₂O）的溶解度曲線如圖2所示，則從Na₂SO₄溶液中結(jié)晶出Na₂SO₄晶體的方法是加熱結(jié)晶、趁熱過濾、用乙醇洗滌晶體．用乙醇不用水洗滌的原因是防止形成Na₂SO₄•10H₂O．
（6）應(yīng)用電化學(xué)原理，將鉛膏轉(zhuǎn)化為鉛可以非常清潔處理蓄電池．其原理是先用細(xì)菌將鉛膏轉(zhuǎn)換為PbS，再用氟硼酸鐵浸出PbS，化學(xué)方程式為：PbS+2Fe[BF₄]₃=Pb[BF₄]₂+2Fe[BF₄]₂+S，最后通過電解浸出液得到金屬鉛，電解后的溶液可以循環(huán)使用，寫出電解的總反應(yīng)方程式Pb[BF₄]₂+2Fe[BF₄]₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Pb+2Fe[BF₄]₃．

Answer 1

分析 處理鉛酸蓄電池過程中，為了達(dá)到節(jié)能減排、防治污染和資源循環(huán)利用的目的，廢舊電池的預(yù)處理時(shí)需要將電池放電完全，將電極材料全部轉(zhuǎn)換為PbSO₄，再加入碳酸鈉通過沉淀轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，同時(shí)得到產(chǎn)品硫酸鈉，
（1）在原電池中，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加即可得電池反應(yīng)式；
（2）廢舊電池的預(yù)處理時(shí)需要將電池放電完全，目的是將電極材料全部轉(zhuǎn)換為PbSO₄；
（3）K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-8，K_sp（PbCO₃）=7.4×10^-14，碳酸鉛更難溶，實(shí)現(xiàn)了沉淀的轉(zhuǎn)化；
（4）使用純堿脫硫的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以減小污染，對環(huán)境友好；
（5）依據(jù)圖象的溶解度隨溫度變化分析判斷，得到硫酸鈉的適宜條件，注意溶解度的影響；
（6）根據(jù)PbS+2Fe[BF₄]₃=Pb[BF₄]₂+2Fe[BF₄]₂+S，可知氟硼酸鐵浸出PbS后得到浸出液，浸出液含Pb[BF₄]₂、Fe[BF₄]₂，電解過程中Pb[BF₄]₂得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉛，F(xiàn)e[BF₄]₂失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe[BF₄]₃．

解答 解：（1）鉛蓄電池的負(fù)極反應(yīng)為：Pb+SO₄ ^2--2e^-=PbSO₄，正極反應(yīng)為：PbO₂+4H⁺+SO₄ ^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加即可得電池反應(yīng)式，所以電池反應(yīng)式為Pb+PbO₂+2H₂SO₄ ═2PbSO₄+2H₂O，
故答案為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ ═2PbSO₄+2H₂O；
（2）廢舊電池的預(yù)處理時(shí)需要將電池放電完全，目的是將電極材料全部轉(zhuǎn)換為PbSO₄，
故答案為：將電極材料全部轉(zhuǎn)換為PbSO₄；
（3）K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-8，K_sp（PbCO₃）=7.4×10^-14，碳酸鉛更難溶，實(shí)現(xiàn)了沉淀的轉(zhuǎn)化，鉛膏脫硫時(shí)的離子方程式：PbSO₄+CO₃^2-=SO₄^2-+PbCO₃，
故答案為：PbSO₄+CO₃^2-=SO₄^2-+PbCO₃；
（4）使用純堿脫硫的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以減小污染，對環(huán)境友好，
故答案為：可以減小污染，對環(huán)境友好；
（5）圖象分析可知溫度高時(shí)析出硫酸鈉，溫度低時(shí)析出硫酸鈉結(jié)晶水合物晶體，所以需要趁熱過濾；洗滌晶體時(shí)用乙醇洗滌避免形成結(jié)晶水合物，
故答案為：趁熱過濾；防止形成Na₂SO₄•10H₂O；
（6）根據(jù)PbS+2Fe[BF₄]₃=Pb[BF₄]₂+2Fe[BF₄]₂+S，可知氟硼酸鐵浸出PbS后得到浸出液，浸出液含Pb[BF₄]₂、Fe[BF₄]₂，電解過程中Pb[BF₄]₂得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉛，F(xiàn)e[BF₄]₂失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe[BF₄]₃，電解總反應(yīng)為：Pb[BF₄]₂+2Fe[BF₄]₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Pb+2Fe[BF₄]₃，
故答案為：Pb[BF₄]₂+2Fe[BF₄]₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Pb+2Fe[BF₄]₃．

點(diǎn)評 本題以電化學(xué)為載體考查物質(zhì)的分離和提純的方法和基本操作，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生基本扎實(shí)的基礎(chǔ)與運(yùn)用知識(shí)分析解決問題的能力．