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【山东省日照市2017届高三下学期第二次模拟考试理科综合化学试题】以含铅废料([高三][化学]

2021-07-03   答题:高三化学(黎老师)

【题目】【山东省日照市2017届高三下学期第二次模拟考试理科综合化学试题】

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:

2Fe2++PbO2+4H++SO42-=2Fe3++PbSO4+2H2O

______________________。(用离子方程式表示反应)

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

(3)已知:PbO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。

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。

阴极的电极反应式是__________________________

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________________________

 

【答案】  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(PbPbOPbO2PbSO4及炭黑等)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,PbPbO2H2SO4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

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Fe2+PbO2氧化为Fe3+,则反应iiFe3+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) 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)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-

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。

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