分析 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)在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4,反应为:Pb+PbO2+2H2SO4$\frac{\underline{\;Fe_{2}+\;}}{\;}$2PbSO4+2H2O,生成2molPbSO4转移电子2mol,Fe2+作催化剂,故①2Fe2++PbO2+4H++SO42-═2Fe3++PbSO4+2H2O,②应为Pb将Fe3+还原为Fe2+,据此书写;
(2)脱硫过程为向含有PbSO4的溶液中滴加NaOH溶液,生成PbO,可结合电子守恒、电荷守恒及原子守恒写出此反应的方程式;
(3)脱硫过程中发生的反应为PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O,而滤液Ⅰ中含有硫酸,可降低溶液的pH,使平衡PbO(s)+NaOH(aq)?NaHPbO2(aq)逆向移动,结合溶解度曲线特点可知浓度高的NaOH溶液和较高的温度,PbO的溶解度高,据此分析;
(4)①阴极发生还原反应;
②阴极电解一段时间后溶液为HC1和NaC1的混合溶液,根据题意“将PbO粗品溶解在HC1和NaC1的混合溶液中,得到含Na2PbC14的电解液”可知后加入PbO.
解答 解:(1)在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4,反应为:Pb+PbO2+2H2SO4$\frac{\underline{\;Fe_{2}+\;}}{\;}$2PbSO4+2H2O,生成2molPbSO4转移电子2mol,故生成1mol PbSO4,转移电子的物质的量是1mol;Fe2+作催化剂,故①2Fe2++PbO2+4H++SO42-═2Fe3++PbSO4+2H2O,②应为Pb将Fe3+还原为Fe2+,反应为:2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+;
故答案为:1;2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+;
(2)脱硫过程中滴加NaOH溶液,生成PbO,发生主要反应的方程式是:PbSO4+2NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbO+Na2SO4+H2O;
故答案为:PbSO4+2NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbO+Na2SO4+H2O;
(3)根据PbO的溶解度曲线,提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在NaOH溶液中,结合溶解度曲线特点可知浓度高的NaOH溶液和较高的温度,PbO的溶解度高,因此加热至较高温度,充分溶解,然后再高温下趁热过滤除去杂质,将滤液冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到高纯PbO固体;
故答案为:35%; 趁热过滤;
(4)①阴极发生还原反应,根据题意电解Na2PbC14溶液,生成Pb,Pb发生还原反应,故阴极反应为:PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-;
故答案为:PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-;
②阴极电解一段时间后溶液为HC1和NaC1的混合溶液,根据题意“将PbO粗品溶解在HC1和NaC1的混合溶液中,得到含Na2PbC14的电解液”继续向阴极区加PbO粗品可恢复其浓度且实现物质的循环利用;
故答案为:继续向阴极区加PbO粗品.
点评 本题考查了化学工艺流程分析、实验原理分析、离子方程式书写、化学实验方案的设计、物质分离提纯、平衡一点原理的应用,涉及实验的基本操作,属综合考查,题目难度中等.
科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | Y<Z<X | B. | X<Y<Z | C. | Z<Y<X | D. | X<Z<Y |
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科目:高中化学 来源: 题型:多选题
A. | 只含H、N、O三种元素的化合物,可能是离子化含物,也可能是共价化合物 | |
B. | 元素周期表中,ⅠA族与ⅦA族元素间只能形成离子化合物 | |
C. | NaHCO3、CH3COONa均含有离子键和共价键 | |
D. | 化合物MgO、SiO2、SO3中化学键的类型相同 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | ![]() 制取并收集干燥纯净的NH3 | B. | ![]() 模拟海水蒸馏 | ||
C. | ![]() 收集NO2气体 | D. | ![]() 包有足量Na2O2的脱脂面燃烧 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 硫酸铝溶液中加过量氨水:Al3++4OH-═AlO2-+2H2O | |
B. | 过量铁粉与一定量稀硝酸反应:Fe+4H++NO3-═Fe3++NO↑+2H2O | |
C. | 用热的浓盐酸除去试管内壁的MnO2:MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O | |
D. | 澄清石灰水中加入过量NaHCO3溶液:Ca2++OH-+HCO3-═CaCO3↓+H2O |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
选项 | 污染物 | 处理措施 | 方法类别 |
A | 含Cr2O72-废水 | 加FeSO4沉降 | 物理法 |
B | 含纯碱的废水 | 加石灰水反应 | 化学法 |
C | 含Cu2+等重金属离子的废水 | 加硫酸盐沉降 | 化学法 |
D | 含复杂有机物的废水 | 通过微生物代谢 | 生物法 |
A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
A. | 浓硝酸和硝酸银用棕色试剂瓶保存 | |
B. | 常温下铁和铂都不溶于浓硝酸 | |
C. | 亚硫酸盐和硫酸亚铁固体长期暴露在空气中变质 | |
D. | H2O2溶液中加入少量MnO2或FeCl3溶液都能增大反应速率 |
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