Question

【題目】三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O，相對分子質量為990)簡稱“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。請回答下列問題：

（1）寫出步驟①“轉化”的化學方程式_________________________，該反應能發(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c(SO42-)=_________ mol·L-1。

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

（6）步驟⑥“合成”三鹽的化學方程式為____________________________。若得到純凈干燥的三鹽49.5t，假設鉛泥中的鉛元素有80%轉化為三鹽，則鉛泥中鉛元素的質量分數為_____%（結果保留一位小數）

Answer 1

【答案】 PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4 Ksp(PbSO4) > Ksp(PbCO3)，容易實現沉淀的轉化 Pb PbO PbCO3 HNO3 適當升溫(適當增加硝酸濃度、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“轉化”的化學方程式：PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；該反應能發(fā)生的原因是Ksp(PbSO4) > Ksp(PbCO3)，容易實現沉淀的轉化；正確答案：PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；Ksp(PbSO4)> Ksp(PbCO3)，容易實現沉淀的轉化。

（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，反應又生成了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升溫或適當增加硝酸濃度或減小濾渣顆粒大小等；正確答案：HNO3 ；適當升溫(適當增加硝酸濃度、減小濾渣顆粒大小等合理答案均可)。

（4）根據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在硝酸的作用下轉化成Pb(NO3)2, Pb(NO3)2中加稀H2SO4轉化成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）硫酸鉛與強堿溶液加熱反應生成3PbO·PbSO4·H2O，化學方程式為4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O ； 若得到純凈干燥的三鹽,則其中鉛元素的質量為:,設鉛泥中鉛元素的質量分數為w,則鉛泥中鉛元素為,鉛泥中的鉛元素有轉化為三鹽,有,計算得出,w=0.518=51.8%；正確答案：51.8。