20.以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,實現(xiàn)鉛的再生利用.其工作流程如下:

(1)過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應生成PbSO4的化學方程式是Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O.
(2)過程Ⅰ中,F(xiàn)e2+催化過程可表示為:
i:2Fe2++PbO2+4H++SO42-═2Fe3++PbSO4+2H2O
ii:…
①寫出ii的離子方程式:2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+
②下列實驗方案可證實上述催化過程.將實驗方案補充完整.
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅.
b.取a中紅色溶液少量,加入過量Pb,充分反應后,紅色褪去.
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)?NaHPbO2(aq),其溶解度曲線如圖所示.
①過程Ⅱ的目的是脫硫.濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復使用,其目的是AB(選填序號).
A.減小Pb的損失,提高產品的產率
B.重復利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4濃度,提高脫硫效率
②過程Ⅲ的目的是提純,結合上述溶解度曲線,簡述過程Ⅲ的操作:向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加熱至110℃,充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結晶,過濾得到PbO固體

分析 以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,含鉛廢料加入硫酸亞鐵、稀硫酸加熱反應過濾得到PbSO4粗品,加入10%的氫氧化鈉溶液加熱反應,冷卻過濾得到PbO粗品,粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高溫下的飽和溶液,冷卻結晶、過濾得PbO,
(1)根據(jù)題給化學工藝流程知,過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水;
(2)①催化劑通過參加反應,改變反應歷程,降低反應的活化能,加快化學反應速率,而本身的質量和化學性質反應前后保持不變.根據(jù)題給信息知反應i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+,則反應ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+,據(jù)此書寫離子方程式;
②a實驗證明發(fā)生反應i,則b實驗需證明發(fā)生反應ii,實驗方案為取a中紅色溶液少量,加入過量Pb,充分反應后,紅色褪去;
(3)①過程Ⅱ脫硫過程中發(fā)生的反應為PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O,而濾液Ⅰ中含有硫酸,可降低溶液的pH,使平衡PbO(s)+NaOH(aq)?NaHPbO2(aq)逆向移動;
②根據(jù)PbO的溶解度曲線進行解答;

解答 解:(1)根據(jù)題給化學工藝流程知,過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和水,化學方程式為:Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,
故答案為:Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O;
(2)①催化劑通過參加反應,改變反應歷程,降低反應的活化能,加快化學反應速率,而本身的質量和化學性質反應前后保持不變.根據(jù)題給信息知反應i中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+,則反應ii中Fe3+被Pb還原為Fe2+,離子方程式為:2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+,
故答案為:2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+;
②a實驗證明發(fā)生反應i,則b實驗需證明發(fā)生反應ii,實驗方案為:
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅,亞鐵離子被氧化為鐵離子,
b.取a中紅色溶液少量,溶液中存在平衡,F(xiàn)e3++3SCN-=Fe(SCN)3,加入過量Pb,和平衡狀態(tài)下鐵離子反應生成亞鐵離子,平衡逆向進行充分反應后,紅色褪去,
故答案為:取a中紅色溶液少量,加入過量Pb,充分反應后,紅色褪去;
(3)①過程Ⅱ脫硫過程中發(fā)生的反應為PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O,由于PbO能溶解與NaOH溶液,因此濾液Ⅰ中含有Pb元素,濾液Ⅰ重復使用可減少PbO損失,提高產品的產率,且濾液Ⅰ中過量的NaOH可以重復利用,提高原料的利用率,故選AB.
故答案為:AB;
②根據(jù)PbO的溶解度曲線,提純粗Pb的方法為將粗PbO溶解在NaOH溶液中,結合溶解度曲線特點可知濃度高的NaOH溶液和較高的溫度,PbO的溶解度高,因此加熱至較高溫度,充分溶解,然后再高溫下趁熱過濾除去雜質,后冷卻后PbO又析出結晶,再次過濾可得到PbO固體.
故答案為:向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加熱至110℃,充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結晶,過濾得到PbO固體.

點評 本題考查了化學工藝流程分析、催化劑、離子方程式書寫、化學實驗方案的設計、物質分離提純、平衡一點原理的應用,題目難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

5.下列對實驗現(xiàn)象的解釋與結論均正確的是(  )
選項實驗操作實驗現(xiàn)象解釋與結論
A向某溶液中加入BaCl2溶液有白色沉淀產生生成了難溶于水的BaSO4,該溶液中一定含有SO42-
B向少量AgNO3溶液中滴加適量NaCl溶液,再滴加適量稀NaI溶液開始有白色沉淀生成,后有黃色沉淀生成Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)
C向苯中滴入少量濃溴水,振蕩,靜置溶液分層,上層呈橙紅色,下層幾乎無色苯和溴水發(fā)生取代反應,使溴水褪色
D向蔗糖中加入濃硫酸變黑,放熱,體積膨脹,放出刺激性氣體濃硫酸具有吸水性和強氧化性,反應中生成C、SO2和CO2
A.AB.BC.CD.D

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6.已知異丙苯的結構簡式如圖,下列說法錯誤的是( 。
A.異丙苯的分子式為C9H12
B.異丙苯的沸點比苯高
C.異丙苯中碳原子可能都處于同一平面
D.異丙苯和苯為同系物

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8.丙烯腈(CH2=CHCN)是一種重要的化工原料,工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產.主要副產物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等.回答下列問題:
(1)以丙烯、氨、氧氣為原料,在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下:
①C3H6(g)+NH3(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═C3H3N(g)+3H2O(g)△H=-515kJ•mol-1
②C3H6(g)+O2(g)═C3H4O(g)+H2O(g)△H=-353kJ•mol-1
兩個反應在熱力學上趨勢均很大,其原因是兩個反應均為放熱量大的反應;有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件是低溫、低壓;提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是催化劑.
(2)圖(a)為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線,最高產率對應的溫度為460℃.低于460℃時,丙烯腈的產率不是(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡轉化率,判斷理由是該反應為放熱反應,平衡產率應隨溫度升高而降低;高于460℃時,丙烯腈產率降低的可能原因是AC(雙選,填標號).
A.催化劑活性降低    B.平衡常數(shù)變大
C.副反應增多        D.反應活化能增大
(3)丙烯腈和丙烯醛的產率與n(氨)/n(丙烯)的關系如圖(b)所示.由圖可知,最佳n(氨)/n(丙烯)約為1,理由是該比例下丙烯腈產率最高,而副產物丙烯醛產率最低.進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為1:7.5:1.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

15.高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等.以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料生產高錳酸鉀的工藝路線如下:

回答下列問題:
(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1:1的比例在“烘炒鍋”中混配,混配前應將軟錳礦粉碎,其作用是增大反應物接觸面積,加快反應速率,提高原料利用率.
(2)“平爐”中發(fā)生的化學方程式為2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(3)“平爐”中需要加壓,其目的是提高氧氣的壓強,加快反應速率,增加軟錳礦轉化率.
(4)將K2MnO4轉化為KMnO4的生產有兩種工藝.
①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱酸性,K2MnO4發(fā)生歧化反應,反應中生成KMnO4,MnO2和KHCO3(寫化學式).
②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中陽極發(fā)生的電極反應為MnO42--e-=MnO4-
,陰極逸出的氣體是H2
③“電解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理論利用率之比為3:2.
(5)高錳酸鉀純度的測定:稱取1.0800g樣品,溶解后定容于100mL容量瓶中,搖勻.取濃度為0.2000mol•L-1的H2C2O4標準溶液20.00mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.48mL,該樣品的純度為$\frac{20.00×1{0}^{-3}×0.2000×\frac{2}{5}×\frac{100}{24.48}×158}{1.0800}$×100%(列出計算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

5.以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產硫酸的催化劑.從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境
又有利于資源綜合利用.廢釩催化劑的主要成分為:
物質V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3
質量分數(shù)/%2.2~2.92.8~3.122~2860~651~2<1
以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線:

回答下列問題:
(1)“酸浸”時V2O5轉化為VO2+,反應的離子方程式為V2O5+2H+=2VO2++H2O,同時V2O4轉成VO2+.“廢渣1”的主要成分是SiO2
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O2+,則需要氧化劑KClO3至少為0.5mol.
(3)“中和”作用之一是使釩以V4O124-形式存在于溶液中.“廢渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為:4ROH+V4O124-$?_{洗脫}^{離子交換}$R4V4O12+4OH-(以ROH為強堿性陰離子交換樹脂).為了提高洗脫效率,淋洗液應該呈堿性(填“酸”“堿”“中”).
(5)“流出液”中陽離子最多的是K+
(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式2NH4VO3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$V2O5+H2O↑+2NH3↑.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

12.下列敘述中正確的是( 。
A.共價化合物中一定沒有離子鍵,離子化合物中一定沒有共價鍵
B.金屬原子與非金屬原子間一定以共價鍵相結合
C.由不同種原子形成的純凈物一定是化合物
D.石墨轉化成全剛石要吸收熱量,石墨比金剛石穩(wěn)定

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科目:高中化學 來源: 題型:計算題

9.將4.6g金屬鈉投入過量的水中,完全反應后得到溶液的體積為500mL,求:
(1)生成氣體在標準狀況下的體積.
(2)反應后溶液中溶質的物質的量濃度.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.鹽酸和氨水恰好完全反應后,所得溶液中離子濃度的關系正確的是( 。
A.c(NH4+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-B.c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+
C.c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-D.c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+

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