Question

【題目】工業從廢鉛酸蓄電池的渣泥（主要成分為PbSO4、PbO2）回收鉛。RSR 工藝的主要流程如下：

（1）鉛酸蓄電池放電時總反應為：

Pb(s) ＋ PbO2(s) ＋ 2H2SO4(aq) ＝ 2PbSO4(s) ＋ 2H2O(l)

正極反應：PbO2(s) ＋ SO42－(aq) ＋ 4H+(aq) ＋ 2e－ ＝ PbSO4(s) ＋ 2H2O(l)

負極反應：________。

（2）向渣泥中加入Na2CO3溶液將PbSO4轉化為更難溶的PbCO3。

①用化學平衡移動原理解釋其原因：________。

②工業上常用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液，將PbSO4轉化為PbCO3。PbSO4與NaHCO3溶液或Na2CO3溶液不同物質的量比時，PbSO4的轉化率見下表。

Ⅰ	n(PbSO4)∶ n(NaHCO3)	1∶1.5	1∶2	1∶3
	PbSO4轉化率/%	95.5	96.9	97.8
Ⅱ	n(PbSO4)∶ n(Na2CO3)	1∶1.5	1∶2	1∶3
	PbSO4轉化率/%	98	98	98

依據上表數據，物質的量比相同時，Ⅱ中PbSO4的轉化率比Ⅰ中的略大，原因是________。

③上述反應除生成PbCO3外，還可能生成堿式碳酸鉛[2PbCO3·Pb(OH)2]，二者受熱都易分解生成PbO。通過實驗確定產物中含有2PbCO3·Pb(OH)2，則該實驗操作及現象是________；通過定量實驗確定產物中2PbCO3·Pb(OH)2的含量，則需測定的數據是________。

（3）渣泥中加入Na2SO3溶液，利用其性質是________。

（4）H2SiF4溶液溶解PbCO3的化學方程式是________。

Answer 1

【答案】 Pb(s) + SO42－(aq) －2 e－ ＝ PbSO4(s) PbSO4濁液中存在平衡PbSO4(s)Pb2+(aq) + SO42(aq)，Na2CO3溶液中的CO32與Pb2+結合生成更難溶的PbCO3，c(Pb2+)降低，平衡正向移動，即發生反應PbSO4(s)＋CO32 (aq) PbCO3(s)＋SO42 (aq) 與PbSO4物質的量比相同時，Na2CO3溶液中c(CO32－)比NaHCO3溶液中的大 取一定量樣品充分干燥后加熱，將產生的氣體通過盛有無水硫酸銅的干燥管，無水硫酸銅變藍色，說明樣品含有2PbCO3·Pb(OH)2 干燥后樣品的質量m1，充分加熱、冷卻后固體的質量m2 （答案合理即得分） 還原性 PbCO3 + H2SiF4 ＝ PbSiF4 + CO2↑ + H2O

【解析】（1）鉛酸蓄電池放電時總反應為：Pb(s) ＋ PbO2(s) ＋ 2H2SO4(aq) ＝ 2PbSO4(s) ＋ 2H2O(l)；正極反應：PbO2(s) ＋ SO42－(aq) ＋ 4H+(aq) ＋ 2e－ ＝ PbSO4(s) ＋ 2H2O(l)；根據電池中電極總反應式－正極反應＝負極反應可得負極反應：Pb(s) + SO42－(aq) －2 e－ ＝ PbSO4(s) ；（2）①PbSO4濁液中存在平衡PbSO4(s)Pb2+(aq) + SO42(aq)，Na2CO3溶液中的CO32與Pb2+結合生成更難溶的PbCO3，c(Pb2+)降低，平衡正向移動，即發生反應PbSO4(s)＋CO32 (aq) PbCO3(s)＋SO42 (aq)，故向渣泥中加入Na2CO3溶液將PbSO4轉化為更難溶的PbCO3；②與PbSO4物質的量比相同時，Na2CO3溶液中c(CO32－)比NaHCO3溶液中的大，故Ⅱ中PbSO4的轉化率比Ⅰ中的略大；③取一定量樣品充分干燥后加熱，將產生的氣體通過盛有無水硫酸銅的干燥管，無水硫酸銅變藍色，說明樣品含有2PbCO3·Pb(OH)2；通過定量實驗確定產物中2PbCO3·Pb(OH)2的含量，則需測定的數據是干燥后樣品的質量m1，充分加熱、冷卻后固體的質量m2；（3）渣泥中加入Na2SO3溶液，利用其性質是還原性，將PbO2還原；（4）H2SiF4溶液溶解PbCO3生成PbSiF4，同時生成二氧化碳和水，反應的化學方程式是PbCO3 + H2SiF4 ＝ PbSiF4 + CO2↑ + H2O。