Question

【題目】三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為990)簡(jiǎn)稱“三鹽”，白色或微黃色粉末，熱穩(wěn)定性能優(yōu)良，主要用作聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑�！叭�鹽”是由可溶性鉛鹽中加入硫酸生成硫酸鉛，再加氫氧化鈉而制得。以100.0噸鉛泥（主要成分為PbO、Pb及PbSO4等）為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示。

已知：Ksp(PbSO4)=1.82×10-8，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13；（2）鉛與冷鹽酸、冷硫酸幾乎不起作用。請(qǐng)回答下列問題：

（1）寫出步驟①“轉(zhuǎn)化”的化學(xué)方程式_________________________，該反應(yīng)能發(fā)生的原因是__________________________。

（2）步驟②“過濾1”后所得濾渣的主要成分為__________________________。

（3）步驟③“酸溶”，最適合選用的酸為_________________，為提高酸溶速率，可采取的措施是___________________（任意寫出一條）。

（4）若步驟④“沉鉛”后的濾液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1，則此時(shí)c(SO42-)=_________ mol·L-1。

（5）從原子利用率的角度分析該流程的優(yōu)點(diǎn)為_____________________。

（6）步驟⑥“合成”三鹽的化學(xué)方程式為____________________________。若得到純凈干燥的三鹽49.5t，假設(shè)鉛泥中的鉛元素有80%轉(zhuǎn)化為三鹽，則鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____%（結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

【答案】 PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4 Ksp(PbSO4) > Ksp(PbCO3)，容易實(shí)現(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化 Pb PbO PbCO3 HNO3 適當(dāng)升溫(適當(dāng)增加硝酸濃度、減小濾渣顆粒大小等合理答案均可) 1×10-3 濾液2(HNO3溶液)可以循環(huán)利用 4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O 51.8

【解析】(1)步驟①向鉛泥中加Na2CO3溶液,由表可以知道PbCO3的溶解度小于PbSO4的溶解度，所以步驟①“轉(zhuǎn)化”的化學(xué)方程式：PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；該反應(yīng)能發(fā)生的原因是Ksp(PbSO4) > Ksp(PbCO3)，容易實(shí)現(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化；正確答案：PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；Ksp(PbSO4)> Ksp(PbCO3)，容易實(shí)現(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化。

（2）鉛泥（主要成分為PbO、Pb及PbSO4等），加入碳酸鈉溶液后，由于PbO、Pb與碳酸鈉不反應(yīng)，反應(yīng)又生成了PbCO3，所以步驟②“過濾1”后所得濾渣的主要成分為Pb、PbO、PbCO3；正確答案：Pb、PbO、PbCO3。

（3）根據(jù)題給信息可知：鉛與冷鹽酸、冷硫酸幾乎不起作用，所以步驟③“酸溶”，最適合選用的酸為硝酸；為提高酸溶速率，可采取的措施是適當(dāng)升溫或適當(dāng)增加硝酸濃度或減小濾渣顆粒大小等；正確答案：HNO3 ；適當(dāng)升溫(適當(dāng)增加硝酸濃度、減小濾渣顆粒大小等合理答案均可)。

（4）根據(jù)Ksp(PbSO4)=1.82×10-8，c(SO42-)×c(Pb2+)=1.82×10-8，c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1，所以c(SO42-)=1×10-3 mol·L-1；正確答案：1×10-3。

（5）Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下轉(zhuǎn)化成Pb(NO3)2, Pb(NO3)2中加稀H2SO4轉(zhuǎn)化成PbSO4和硝酸,HNO3可循環(huán)利用；正確答案：濾液2(HNO3溶液)可以循環(huán)利用。

（6）硫酸鉛與強(qiáng)堿溶液加熱反應(yīng)生成3PbO·PbSO4·H2O，化學(xué)方程式為4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O ； 若得到純凈干燥的三鹽,則其中鉛元素的質(zhì)量為:,設(shè)鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w,則鉛泥中鉛元素為,鉛泥中的鉛元素有轉(zhuǎn)化為三鹽,有,計(jì)算得出,w=0.518=51.8%；正確答案：51.8。