Question

【题目】废旧铅蓄电池的回收利用可减少对环境的污染和实现铅资源的可持续发展，其阴、阳极填充物(铅膏，主要含PbO2、PbO、PbSO4)是废旧铅蓄电池的主要部分，回收铅单质的一种工艺流程如下：

(1)反应①的化学方程式为________________，操作a的名称是___________。

(2)滤液B中的溶质除Na2SO4外，还含有较多的___________(写化学式)，若利用该滤液回收Na2SO4·10H2O，可加入___________(写试剂名称)除掉该物质。

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

(4)用涂PbO2的钛板作阳极，铅板作阴极，电解含Pb2+的电解液，可得到纯度99.99%的Pb粉，产物Pb在___________极（填“阴”或“阳”）产生，阳极的电极反应式为___________。

(5)若实验中所取铅膏的质量为16g(PbO2的质量分数为15%)，要将PbO2全部还原，至少需要加入1.0mol/L的Na2SO3溶液___________ mL(结果保留整数)。

Answer 1

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

【解析】

铅膏(PbSO4、PbO2、PbO等)中加入足量的亚硫酸钠，发生氧化还原反应还原PbO2，过滤得到滤渣为PbSO4、PbO，溶液为Na2SO3、Na2SO4；向PbSO4、PbO中加入饱和碳酸钠溶液，发生沉淀的转化，过滤得到PbCO3、PbO和滤液B，滤液B为硫酸钠和碳酸钠的混合溶液，PbCO3、PbO加入20%的HBF4，得到含有Pb2+的电解液，电解含Pb2+的电解液可得到Pb和O2，以此解答该题。

(1)反应①是PbO2将Na2SO3氧化为Na2SO4，PbO2被还原为PbO，该反应的化学方程式为Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4，操作a用于分离难溶性的固体和可溶性液体混合物的方法，因此该操作方法为过滤；

(2)向PbO、PbSO4混合物中加入足量的Na2CO3，PbSO4与Na2CO3发生沉淀的转化，因此滤液B中的溶质除Na2SO4外，还含有较多Na2CO3，若利用该滤液回收Na2SO410H2O，可利用酸性H2SO4>H2CO3，向含有Na2SO4、Na2CO3的混合溶液中加入适量的硫酸除去碳酸钠；

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

(4)用涂PbO2的钛板作阳极，铅板作阴极，电解含Pb2+的电解液，可得到纯度99.99%的Pb粉，Pb2+被还原，应在阴极生成，阳极上溶液中的OH-失去电子，发生氧化反应，生成O2，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑；

(5)二氧化铅的物质的量为：n(PbO2)==0.01mol，根据Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4可知n(Na2SO3)= n(PbO2)=0.01mol，则V[Na2SO3(aq)]==0.01L=10mL。