Question

Ⅰ廢鉛蓄電池量急速增加所引起的鉛污染日益嚴重．工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的工藝流程如下：

已知：Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5，Ksp（PbCO₃）=3.3×10^-14．
回答下列問題：
（1）寫出步驟①中PbSO₄轉化為PbCO₃過程的平衡常數表達式K=

 

．為提高步驟①的反應速率和鉛浸出率，你認為可采取的兩條措施是

 

．
（2）寫出步驟②證明已經洗滌干凈的實驗操作方法

 

．步驟③從母液可獲得副產品為

 

．寫出步驟④用惰性電極電解的陰極反應式

 

．
Ⅱ鉛的冶煉、加工同樣會使水體中重金屬鉛的含量增大造成嚴重污染．水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有Pb²⁺、Pb（OH）⁺、Pb（OH）₂、Pb（OH）₃^-、Pb（OH）₄^2-．各形態(tài)的濃度分數α隨溶液pH 變化的關系如圖所示：

（3）往含Pb²⁺的溶液中滴稀NaOH溶液，pH=8時溶液中存在的陽離子除H⁺、Na⁺外還有

 

，pH=9時，主要反應的離子方程式為

 

．
（4）某課題組制備了一種新型脫鉛劑，能有效去除水中的痕量鉛，實驗結果如下表：

離子	Pb2+	Ca2+	Fe3+	Mn2+	Cl-
處理前濃度/（mg?L-1）	0.100	29.8	0.120	0.087	51.9
處理后濃度/（mg?L-1）	0.004	22.6	0.040	0.053	49.8

上表中除Pb²⁺外，該脫鉛劑對其他離子的去除效果最好的是

 

．
（5）如果該脫鉛劑（用EH表示）脫鉛過程中主要發(fā)生的反應為：2EH（s）+Pb²⁺?E₂Pb（s）+2H⁺．則脫鉛的最合適pH 范圍為

 

（填字母）．
A．4～5 B．6～7 C．9～10D．11～12．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,化學平衡常數的含義

專題：實驗設計題,基本概念與基本理論

分析：（1）根據轉化：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）結合平衡常數概念來書寫平衡常數表達式；根據影響反應速率的因素結合實際來回答；
（2）步驟②證明已經洗滌干凈只要證明其中不含有硫酸根離子即可；電解池的陰極上發(fā)生得電子的還原反應；
（3）pH=9時，曲線2、3表示的物質共存，由圖可知Pb（OH）₂的濃度分數比Pb（OH）⁺的大，所以主要反應是生成Pb（OH）₂，pH=12時，Pb（OH）₃^-、Pb（OH）₄^2-共存；
（4）根據濃度變化判斷處理效果；
（5）根據反應判斷，參加反應的是Pb²⁺，由圖象可知，選擇PH要使鉛全部以Pb²⁺形式存在．

解答： 解：Ⅰ（1）反應平衡常數是用各反應物和生成物濃度計算表示，固體和純液體的濃度是定值不出現在表達式中，為了加快反應速率和鉛浸出率，可以采取措施有：充分攪拌；適當升高溫度；增大碳酸鈉和亞硫酸鈉的濃度，故答案為：平衡常數K=

c(SO42-)

c(CO32-)

，
故答案為：

c(SO42-)

c(CO32-)

；充分攪拌；適當升高溫度；增大碳酸鈉和亞硫酸鈉的濃度（任寫兩點）；
（2）步驟②證明已經洗滌干凈只要證明其中不含有硫酸根離子即可，可以用氯化鋇來檢驗，根據流程圖，結合發(fā)生反應：PbO₂+Na₂SO₃+Na₂CO₃+H₂O=PbCO₃↓+Na₂SO₄+2NaOH，所以從母液可獲得副產品為NaOH、Na₂SO₄，電解池的陰極上是鉛離子發(fā)生得電子的還原反應：Pb²⁺+2e^-=Pb，
故答案為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴入過量鹽酸后，再滴入少量氯化鋇溶液，若無沉淀產生，則證明已經洗滌干凈；NaOH、Na₂SO₄；Pb²⁺+2e^-=Pb；
（3）由圖象可知pH=8時，Pb²⁺，Pb（OH）⁺和Pb（OH）₂共存，另外溶液中還有H⁺，所以中存在的陽離子（Na⁺除外）有Pb²⁺、Pb（OH）⁺、H⁺；pH=9時，曲線2、3表示的物質共存，由圖可知Pb（OH）₂的濃度分數比Pb（OH）⁺的大，所以主要反應是生成Pb（OH）₂，反應的方程式為Pb²⁺+2OH^-═Pb（OH）₂↓，
故答案為：Pb²⁺、Pb（OH）⁺；Pb²⁺+2OH^-═Pb（OH）₂↓；
（4）加入脫鉛劑，Pb²⁺濃度轉化率為

0.1-0.004

0.1

×100%=96%，Fe³⁺濃度轉化率為

0.12-0.04

0.12

×100%=67%，而其它兩種離子轉化率較小，則除Pb²⁺外，該脫鉛劑對其它離子的去除效果最好的是Fe³⁺，
故答案為：Fe³⁺；
（5）反應為2EH（s）+Pb²⁺?E₂Pb（s）+2H⁺，參加反應的是Pb²⁺，由圖象可知，選擇PH要使鉛全部以Pb²⁺形式存在，應為6～7之間，
故答案為：B．

點評：本題以廢鉛蓄電池回收鉛為背景，考查未知反應書寫、平衡移動、電化學及基礎實驗問題，向考生展示運用化學知識解決生產生活中的實際問題，體現了化學與環(huán)境、化學與生活的關系，引導考生關注與化學有關的科學技術及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，培養(yǎng)考生的綠色化學理念．