湿法-火法联合工艺从铅膏（主要成分为PbO、PbO2、PbSO4）中提取铅的一种工艺流程如图1所示：已知：Ksp（PbSO4）=1.6×10-5，Ksp（PbCO3）=3.3×10-14．（1）步骤I中，发生的氧化还原反应的离

Question

湿法-火法联合工艺从铅膏（主要成分为PbO、PbO₂、PbSO₄）中提取铅的一种工艺流程如图1所示：
已知：Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5，Ksp （PbCO₃）=3.3×10^-14．
（1）步骤I中，发生的氧化还原反应的离子方程式为___．
（2）若步骤I充分反应后未过滤、洗涤，直接加入Na₂CO₃溶液，会导致步骤II中Na₂CO₃的用量增加，其原因是___．
（3）若母液中c（SO₄^2-）=1.6mol•L^-1，c（CO₃^2-）=3.3×10^-6mol•L^-1，试通过计算判断PbCO₃中是否混有PbSO₄？请写出计算过程．___．
（4）步骤II中，若用同体积、同浓度的NaHCO₃溶液代替Na₂CO₃溶液，对PbSO₄转化率有何影响，并说明理由．___．
（5）步骤III中，PbCO₃和焦炭按物质的量比2：1投料，则排放气体的主要成分是___．
（6）钠离子交换膜固相电解法是从铅膏中提取铅的一种新工艺，装置示意图2为：将铅膏投入阴极室，铅膏中的PbSO₄与NaOH溶液发生反应：PbSO₄+3OH^-═HPbO₂^-+SO₄^2-+H₂O．
①a与外接电源的___极相连．
②电解过程中，PbO₂、PbO、HPbO₂^-在阴极放电，
其中HPbO₂^-放电的电极反应式为___．
③与传统无膜固相电解法相比，使用钠离子交换膜可以提高Pb元素的利用率，原因是___．

Answer 1

（1）铅膏（主要成分为PbO、PbO₂、PbSO₄）中加入酸性硫酸亚铁溶液，发生的反应为PbO₂+2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺═PbSO₄+2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：PbO₂+2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺═PbSO₄+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）若步骤I充分反应后未过滤、洗涤，溶液中的H⁺、Fe³⁺会与CO₃^2-反应，会导致步骤II中Na₂CO₃的用量增加，故答案为：溶液中的H⁺、Fe³⁺会与CO₃^2-反应；
（3）因为Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-5，Ksp （PbCO₃）=3.3×10^-14，c（SO₄^2-）=1.6mol•L^-1，c（CO₃^2-）=3.3×10^-6mol•L^-1，PbCO₃中：c（Pb²⁺）=(Ksp(PbCO3))/(c(CO32-))=(3.3×10-14)/(3.3×10-6)=1.0×10^-8mol•L^-1；PbSO₄中：Q=c（Pb²⁺）×c（SO₄^2-）=1.0×10^-8×1.6=1.6×10^-8<Ksp（PbSO₄），说明PbSO₄在母液中未饱和，即PbCO₃中不混有PbSO₄，故答案为：PbCO₃：c（Pb²⁺）=(3.3×10-14)/(3.3×10-6)=1.0×10^-8mol•L^-1；PbSO₄：Q=c（Pb²⁺）×c（SO₄^2-）=1.0×10^-8×1.6=1.6×10^-8<Ksp（PbSO₄），说明PbSO₄在母液中未饱和，即PbCO₃中不混有PbSO₄；
（4）若用同体积、同浓度的NaHCO₃溶液代替Na₂CO₃溶液，由于Na₂CO₃溶液中c（CO₃^2-）较大，NaHCO₃溶液中c（CO₃^2-）较小，使得PbSO₄转化率变小，故答案为：PbSO₄转化率变小，理由是相同浓度的Na₂CO₃和NaHCO₃溶液中，前者c（CO₃^2-）较大；
（5）PbCO₃和焦炭按物质的量比2：1投料，反应为2PbCO₃+C=2Pb+3CO₂，故答案为：CO₂；
（6）①根据钠离子向阴极移动知，a为阳极，与电源正极相连，故答案为：正；
②电解过程中，HPbO₂^-在阴极放电，其中HPbO₂^-放电的电极反应式为HPbO₂^-+2e^-+H₂O═Pb+3OH^-，故答案为：HPbO₂^-+2e^-+H₂O═Pb+3OH^-；
③钠离子交换膜只允许钠离子通过，阻止HPbO₂^-进入阳极室被氧化，从而提高Pb元素的利用率，故答案为：钠离子交换膜阻止HPbO₂^-进入阳极室被氧化．