Question

以含铅废料(主要含Pb、PbO、PbO₂、PbSO₄)和稀H₂SO₄为原料制备高纯Pb、PbO等，实现铅的再生利用。其主要流程如下：

(1)“酸溶”时，在Fe²⁺催化下，Pb和PbO₂反应生成PbSO₄，生成1mol PbSO₄，转移电子的物质的量是________mol。Fe²⁺催化过程可表示为：

①2Fe²⁺+PbO₂+4H⁺+SO₄^2-=2Fe³⁺+PbSO₄+2H₂O

②______________________。(用离子方程式表示反应②)

(2)写出脱硫过程发生主要反应的化学方程式：_______________________________。

(3)已知：①PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq)==NaHPbO₂(aq)，其溶解度曲线如右图所示。

②粗品PbO中所含杂质不溶于NaOH溶液。结合上述信息，完成由粗品PbO得到高纯PbO的操作：将粗品PbO溶解在一定量______(填“35％”或“10％”)的NaOH溶液中，加热至110℃，充分溶解后，_________(填“趁热过滤”或“蒸发浓缩”)，将滤液冷却结晶，过滤、洗涤并干燥得到高纯PbO固体。

(4)将PbO粗品溶解在HC1和NaC1的混合溶液中，得到含Na₂PbC1₄的电解液，电解Na₂PbC1₄溶液，生成Pb，如右图所示。

①阴极的电极反应式是__________________________。

②电解一段时间后，Na₂PbC1₄浓度极大下降，为了恢复其浓度且实现物质的循环利用，阴极区采取的方法是________________________。

Answer

2 2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+ PbSO4+2NaOHPbO+Na2SO4+H2O 35% 趁热过滤 PbCl42-+2e-=Pb+4Cl- 继续向阴极区加PbO粗品

【解析】以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，含铅废料加入硫酸亚铁、稀硫酸加热反应过滤得到PbSO4粗品，加入10%的氢氧化钠溶液加热反应，冷却过滤得到PbO粗品，粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液，冷却结晶、过滤得PbO。

(1)“酸溶”时，在Fe2+催化下，Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水，化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，根据方程式可知，生成1mol PbSO4，转移2mol电子，故答案为：2；

②催化剂通过参加反应，改变反应历程，降低反应的活化能，加快化学反应速率，而本身的质量和化学性质反应前后保持不变，根据题给信息知反应①中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+，则反应ii中Fe3+被Pb还原为Fe2+，离子方程式为：2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+，故答案为：2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+；

(2) 根据上述分析，脱硫过程中发生的反应为PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O，故答案为：PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O；

(3) ②根据PbO的溶解度曲线，提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在NaOH溶液中，结合溶解度曲线特点可知浓度高的NaOH溶液和较高的温度，PbO的溶解度高，因此加热至较高温度，充分溶解，然后再高温下趁热过滤除去杂质，后冷却后PbO又析出结晶，再次过滤可得到PbO固体，故答案为：35% ；趁热过滤；

(4)①阴极发生还原反应，Na2PbC14得到电子生成Pb，电极反应式为PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-，故答案为：PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-；

②阴极发生还原反应，Na2PbC14得到电子生成Pb，电极反应式为PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-，阳极发生氧化反应，溶液中的H2O放电生成氧气和氢离子，电极方程式为2H2O-4e--= O2+4H+，电解一段时间后，Na2PbC14浓度极大下降，为了恢复其浓度且实现物质的循环利用，根据少什么加什么，溶液中减少了Pb和O，应该在阴极区加PbO粗品，溶解在HC1和NaC1的混合溶液中，得到含Na2PbC14的电解液，故答案为：继续向阴极区加PbO粗品。