Question

【題目】用廢鉛蓄電池的鉛泥(含PbSO4、PbO和Pb等)制備精細(xì)化工產(chǎn)品PbSO4·3PbO·H2O(三鹽)的主要流程如下：

已知：常溫下，Ksp(PbSO4)≈1.0×10-8,Ksp(PbSO4)≈1.0×10-13

回答下列問題：

(1)鉛蓄電池在生活中有廣泛應(yīng)用，其工作原理是：Pb+PbO+2H2SO42PbSO4＋2H2O。鉛蓄電池在充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為__________。若鉛蓄電池放電前，正、負(fù)極質(zhì)量相等，放若電時(shí)轉(zhuǎn)移了lmol電子，則理論上兩電極質(zhì)量之差為_____________。

(2)將濾液1、濾液3合并，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾等操作，可得到一種結(jié)晶水合物(Mr=322)，其化學(xué)式為________________。

(3)步驟③酸溶時(shí)鉛與硝酸反應(yīng)生成Pb(NO3)2及NO的離子方程式為________________；濾液2中溶質(zhì)的主要成分為_____________（寫化學(xué)式）。

(4)步驟⑥合成三鹽的化學(xué)方程式為______________。

(5)步驟⑦洗滌的操作是________________________________。

(6)在步驟①的轉(zhuǎn)化中，若硫酸鉛和碳酸鉛在濁液中共存，則=________。

Answer 1

【答案】 PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ 16g Na2SO4·10H2O 3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 4PbSO4+6NaOHPbSO4·3PbO·H2O↓+3Na2SO4+2H2O 沿玻璃棒繼續(xù)向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后重復(fù)操作2～3次 2.0×105

【解析】(1)鉛蓄電池在充電時(shí)，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ ；放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為PbO2+2e-+ SO42-+4H+PbSO4+2H2O；負(fù)極的電極反應(yīng)式為Pb-2e-+ SO42-PbSO4；若轉(zhuǎn)移2mol電子，則正極材料凈增質(zhì)量為m(PbSO4)-m(PbO2)；負(fù)極材料凈增質(zhì)量為m(PbSO4)-m(Pb)，兩極質(zhì)量之差為m(O2)=32 g。所以，放電時(shí)轉(zhuǎn)移1mol電子，兩極質(zhì)量之差為16 g；正確答案：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ ； 16g。

(2)濾液Ⅰ和濾液Ⅲ中的主要溶質(zhì)是Na2SO4，由相對(duì)分子質(zhì)量Mr=322知，析出的結(jié)晶水合物為Na2SO4·10H2O；正確答案：Na2SO4·10H2O 。

(3)鉛與硝酸反應(yīng)類似銅與硝酸反應(yīng)，鉛與硝酸反應(yīng)的離子方程式為3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O ；沉鉛涉及的反應(yīng)為Pb(NO3)2+H2SO4PbSO4↓+2HNO3，所以濾液Ⅱ中的溶質(zhì)主要是HNO3；正確答案：3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O；HNO3。

(4)硫酸鉛與NaOH溶液加熱反應(yīng)，合成三鹽的化學(xué)方程式為4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O；正確答案：4PbSO4+6NaOHPbSO4·3PbO·H2O↓+3Na2SO4+2H2O。

(5) 對(duì)沉淀進(jìn)行洗滌的操作為：沿玻璃棒繼續(xù)向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后重復(fù)操作2～3次；正確答案：沿玻璃棒繼續(xù)向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后重復(fù)操作2～3次。

(6)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+ SO42-(aq),K== Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCO3)=2×10-8/10-13=2.0×105；正確答案：2.0×105。