Question

【題目】廢鉛蓄電池的回收中產(chǎn)生大量的鉛膏，回收利用鉛膏能有效減少鉛污染，充分利用鉛資源。

(1)鉛膏制備PbO。鉛膏經(jīng)過(guò)預(yù)處理后（主要成分為PbSO4）加入Na2CO3溶液，使之轉(zhuǎn)化為PbCO3，然后充分灼燒得到PbO。

①PbCO3分解產(chǎn)生aPbCO3bPbO中間產(chǎn)物。PbCO3和PbSO4加熱升溫過(guò)程中固體的質(zhì)量變化見(jiàn)圖1。PbCO3在300 ℃時(shí)分解的產(chǎn)物為_____________。

②工業(yè)上用PbCO3熱分解制備的PbO而不直接熱分解PbSO4制備的PbO的原因是_____________。

(2)沉淀除鉛。鉛膏經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后得到含鉛的Na2SO4廢液，需要進(jìn)一步除去廢水中的鉛。

①常溫下，該廢液中濃度為0.01 mol·L1，則該廢液中Pb2+濃度最大為_____________。[Ksp(PbSO4)＝1.8×108]

②隨溫度升高和濃度增大廢液中Pb2+濃度顯著增大，所以工業(yè)通常采用向廢液中加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH等堿性沉淀劑產(chǎn)生Pb(OH)2沉淀除鉛。廢液隨著pH的變化生成Pb(OH)2的質(zhì)量如圖2。向含鉛廢液中投放NaHCO3發(fā)生的離子方程式為_____________。在實(shí)際生產(chǎn)中采用NaHCO3或Na2CO3沉鉛，不采用NaOH的原因是_____________。

(3)電化學(xué)除鉛。利用脈沖電源（間歇性通入電流）電解法轉(zhuǎn)化廢液中的Pb2+實(shí)現(xiàn)鉛資源化利用，可以提高除鉛效率（除鉛效率與Pb2+濃度有關(guān)），其原理示意圖3。

①寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：__________。

②采用脈沖電解比普通電源電解的優(yōu)點(diǎn)是__________。

Answer 1

【答案】PbCO3PbO 因?yàn)?/span>PbSO4分解溫度高，消耗能量多，產(chǎn)生硫的氧化物，污染大 1.8×10-6mol/L Pb2++2HCO3-=Pb(OH)2↓+2CO2↑ NaOH的堿性強(qiáng)，容易與Pb(OH)2反應(yīng)而使其溶解，而使用NaHCO3或Na2CO3溶液，堿性弱，容易控制pH，從而最大限度的使鉛沉淀。 4OH--4e-=O2↑+2H2O 可以讓陰、陽(yáng)離子充分的移動(dòng)到陽(yáng)極和陰極附近，電極區(qū)相關(guān)離子濃度更大，有利于電解。

【解析】

由圖1，根據(jù)固體質(zhì)量的變化值，可求出分解產(chǎn)物；由圖1，根據(jù)PbCO3和PbSO4分解完全，溫度不同，產(chǎn)物不同來(lái)解答；根據(jù)Ksp可計(jì)算Pb2+濃度；根據(jù)圖2，可判斷采用NaHCO3或Na2CO3沉鉛，不采用NaOH的理由；根據(jù)圖3可判斷電解池的陰陽(yáng)極，據(jù)此解答。

(1)①如圖所示，m(PbCO3)=801g，300℃時(shí)剩余固體質(zhì)量m=735g，△m=801g-735g=66g，根據(jù)(a+b)PbCO3aPbCO3bPbO+bCO2，得出，267(a+b)×66=801×44b，解之，a=b，化學(xué)方程式為2PbCO3PbCO3PbO+CO2，產(chǎn)物為PbCO3PbO；答案為PbCO3PbO。

②由圖1可知，PbCO3分解完全只需500℃，產(chǎn)物為PbO和CO2，PbSO4分解完全需要1200℃，且產(chǎn)生硫的氧化物，因而PbSO4分解溫度高，消耗能量多，產(chǎn)生硫的氧化物，污染大；答案為因?yàn)?/span>PbSO4分解溫度高，消耗能量多，產(chǎn)生硫的氧化物，污染大。

（2）①因?yàn)?/span>Ksp(PbSO4)=1.8×10-8，Ksp(PbSO4)=c(Pb2+)×c(SO42-)，已知c(SO42-)=0.01mol/L，則c(Pb2+)== =1.8×10-6mol/L；答案為1.8×10-6mol/L。

②向含鉛廢液中投放NaHCO3，則HCO3-與Pb2+反應(yīng)，生成Pb(OH)2沉淀，根據(jù)原子守恒，可判斷還有CO2產(chǎn)生，則離子方程式為Pb2++2HCO3-=Pb(OH)2↓+2CO2↑，由圖2可知，pH=10時(shí)，Pb(OH)2沉淀量最大，如果使用NaOH，它的堿性強(qiáng)，容易超過(guò)pH=10，而使Pb(OH)2溶解，使用NaHCO3或Na2CO3溶液，堿性弱，容易控制pH，從而最大限度地使鉛沉淀；答案為Pb2++2HCO3-=Pb(OH)2↓+2CO2↑，NaOH的堿性強(qiáng)，容易與Pb(OH)2反應(yīng)而使其溶解，而使用NaHCO3或Na2CO3溶液，堿性弱，容易控制pH，從而最大限度地使鉛沉淀。

（3）①根據(jù)圖3，是一個(gè)電解池，陽(yáng)極應(yīng)該是石墨，如果是銅，會(huì)犧牲陽(yáng)極，陽(yáng)極區(qū)電解液是NaNO3，根據(jù)OH-的放電能力大于NO3-，所以陽(yáng)極的電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，答案為4OH--4e-=O2↑+2H2O。

②因?yàn)樵陔娊膺^(guò)程中，離子濃度會(huì)迅速降低，采用脈沖電解，在斷電間隙時(shí)間內(nèi)，可以讓陰、陽(yáng)離子充分的移動(dòng)到陽(yáng)極和陰極附近，離子濃度又會(huì)得到迅速恢復(fù)和補(bǔ)充，電極區(qū)相關(guān)離子濃度更大，有利于電解；答案為可以讓陰、陽(yáng)離子充分的移動(dòng)到陽(yáng)極和陰極附近，電極區(qū)相關(guān)離子濃度更大，有利于電解。