Question

【題目】三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O)具有良好的熱穩(wěn)定性、耐熱性、電絕緣性，是目前用量最大的熱穩(wěn)定劑，工業(yè)上利用鉛廢渣(主要含PbSO4、 PbCl2、 SiO2)制取三鹽基硫酸鉛及PbO2工藝流程如下：

已知：①“浸出”過程發(fā)生的反應(yīng)：PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2+SO42－(aq)和

PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq) △H>0，

②Ksp(PbCl2)=1.7×10－5 Ksp(PbSO4)=2.5×10－8

回答下列問題：

（1）鉛渣“浸出”后，“浸出渣”的主要成分是CaSO4和___________。

（2）“操作1”通過多步操作得到PbCl2，分別為___________、___________、過濾、洗滌。

（3）“轉(zhuǎn)化”后得到PbSO4，當(dāng)c(Cl－)=0.100mol/L時(shí)，c(SO42－)=___________(結(jié)果保留一位小數(shù))；“轉(zhuǎn)化”時(shí)需要升高體系溫度，其原因是_________________________________。

（4）寫出合成三鹽基硫酸鉛的化學(xué)方程式_________________________________。

（5）氨水絡(luò)合后鉛的存在形態(tài)是[ Pb(OH)SO4]－，寫出“氧化”發(fā)生的離子反應(yīng)方程式__________________________________________________________________。

（6）一種新型的鉛鋰電池的充放電示意圖如下，寫出放電時(shí)的正極反應(yīng)式___________。

Answer 1

【答案】SiO2 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 1.5×10-5mol/L 升高溫度有利于HCl逸出，使PbCl2(s)+H2SO4(aq)PbSO4(s)+2HCl(aq)向右移動(dòng) 4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O [Pb(OH)SO4]－＋S2O82－＋3OH－=PbO2↓＋3SO42－＋2H2O Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋=LiMn2O4

【解析】

鉛廢渣(主要含PbSO4、 PbCl2、 SiO2)加入CaCl2 、NaCl溶液，“浸出”過程發(fā)生的反應(yīng)：PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2+SO42－(aq)和PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq) △H>0，鉛渣“浸出”后，“浸出渣”的主要成分是CaSO4和SiO2，“操作1”通過多步操作得到PbCl2，分別為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。加入硫酸“轉(zhuǎn)化”后得到PbSO4，溶液Ⅱ?yàn)镠Cl，加入NaOH合成三鹽基硫酸鉛，反應(yīng)為：4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O，加NH3·H2O絡(luò)合后溶解生成[ Pb(OH)SO4]－，加入(NH4)2S2O82－發(fā)生[Pb(OH)SO4]－＋S2O82－＋3OH－=PbO2↓＋3SO42－＋2H2O，得PbO2。

（1）鉛廢渣(主要含PbSO4、 PbCl2、 SiO2)加入CaCl2 、NaCl溶液，“浸出”過程發(fā)生的反應(yīng)：PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2(s)+SO42－(aq)和PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq) △H>0，鉛渣“浸出”后，“浸出渣”的主要成分是CaSO4和SiO2；

（2）“操作1”分別經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌得到PbCl2晶體。

（3）“轉(zhuǎn)化”后得到PbSO4，PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2(s)+SO42－(aq)，當(dāng)c(Cl－)=0.100mol/L時(shí)，c(SO42－)=c2(Cl-)Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCl2)=0.1002×2.5×10－8/1.7×10－5=1.5×10-5；“轉(zhuǎn)化”時(shí)需要升高體系溫度，其原因是升高溫度有利于HCl逸出，使PbCl2(s)+H2SO4(aq)PbSO4(s)+2HCl(aq)向右移動(dòng)。

（4）已知三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O)，反應(yīng)物為PbSO4和NaOH，合成三鹽基硫酸鉛的化學(xué)方程式4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O。

（5）3PbO·PbSO4·H2O氨水絡(luò)合后鉛的存在形態(tài)是[ Pb(OH)SO4/span>]－，+2價(jià)鉛氧化成+4價(jià)，“氧化”發(fā)生的離子反應(yīng)方程式[Pb(OH)SO4]－＋S2O82－＋3OH－=PbO2↓＋3SO42－＋2H2O。

（6）新型的鉛鋰電池放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋=LiMn2O4。