Question

某工厂利用下列工艺以废旧铅蓄电池中含铅废料（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)含铅废料需要进行粉碎处理，其原因是____。

(2)“酸溶”时，在Fe²⁺催化下，Pb和PbO₂反应生成PbSO₄。若生成1 mol PbSO₄，则转移电子的物质的量为__mol。

(3)向滤液B中加入Na₂CO₃溶液能形成悬浊液，此时溶液中=____。若再向此悬浊液中加入少量Pb(NO₃)₂固体，则将会 ___（填“增大”“减小”或“不变”）[Ksp(PbSO₄)=1.8×10^－8；K_sp(PbCO₃)=3.6×10^－14]

(4)铅易造成环境污染。水溶液中铅的存在形态与水溶液pH的关系如图a所示。pH由7变化到6时，不同形态铅之间转化的离子方程式为_________________

(5)将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na₂PbCl₄的电解液，进一步电解Na₂PbC1₄溶液生成Pb，如图b所示。

①阴极的电极反应式为 ___。

②电解一段时间后，Na₂PbC1₄的浓度明显下降，为了增大其浓度且实现物质的循环利用，可在阴极区采取的方法是____。

Answer

增大固体反应物的表面积或增大固体反应物的表面积，加快反应速率 1 2.0×10－6 不变 Pb(OH)＋＋H＋=Pb2＋＋H2O PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－ 继续向阴极区增加PbO粗品

【解析】

含铅废料主要含Pb、PbO、PbO2、PbSO4，酸溶中加入FeSO4和稀硫酸，得到PbSO4，加入Na2CO3溶液，脱硫，则发生PbSO4＋CO32－ PbCO3＋SO42－，滤渣为PbCO3，然后煅烧得到PbO，通过热还原法得到Pb，据此分析；

(1)粉碎的目的是增大固体反应物的表面积或增大固体反应物的表面积，加快反应速率；

(2)酸溶，在Fe2＋催化下，发生Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，生成1molPbSO4时，消耗0.5molPb或PbO2，因此转移电子物质的量为0.5mol×2=1mol；

(3)根据(2)过滤中得到滤渣为PbSO4，加入Na2CO3溶液中发生PbSO4＋CO32－ PbCO3＋SO42－，滤液B中应含有Pb2＋、CO32－、SO42－，向滤液B中加入Na2CO3溶液能形成悬浊液，此时溶液中=2.0×10－6；向此悬浊液中加入少量Pb(NO3)2固体，温度保持不变，溶度积保持不变，该比值不变；

(4)根据图像，溶液显酸性时，Pb元素以Pb2＋形式存在，pH由7变化到6时，Pb(OH)＋转化为Pb2＋，其转化离子方程式为Pb(OH)＋＋H＋=Pb2＋＋H2O；

(5)①根据题意，PbCl42－溶液生成Pb，得到电子，发生还原反应，根据电解原理以及图b，阴极反应式为PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－；

②根据图b，阳极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，H＋从左向右移动，PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，在阴极采取的方法是继续向阴极区增加PbO粗品。