Question

16．用廢鉛蓄電池的鉛泥（含PbSO₄、PbO和Pb等）可制備精細(xì)化工產(chǎn)品3PbO•PbSO₄•H₂O（三鹽），主要制備流程如圖．

（1）鉛蓄電池在生活中有廣泛應(yīng)用，其工作原理是Pb+PbO+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2PbSO₄+2H₂O．鉛蓄電池在充電時，陽極的電極反應(yīng)式為PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺．若鉛蓄電池放電前正、負(fù)極質(zhì)量相等，放電時轉(zhuǎn)移了lmol電子，則理論上兩極質(zhì)量之差為16g．
（2）將濾液I、濾液III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Na₂SO₄•10H₂O．
（3）步驟③酸溶時鉛與硝酸反應(yīng)生成Pb（NO₃）₂及NO的離子方程式為3Pb+8H⁺+2NO₃^-=3Pb²⁺+2NO+4H₂O；濾液II中溶質(zhì)的主要成分為HNO₃（填化學(xué)式）．
（4）步驟⑥合成三鹽的化學(xué)方程式為4PbSO₄+6NaOH=3PbO•PbSO₄•H₂O+3Na₂SO₄+2H₂O．
（5）步驟⑦的洗滌操作中，檢驗沉淀是否洗滌完全的操作方法是取少量最后一次洗滌后的濾液于試管中，滴加BaCl₂溶液和稀鹽酸，若產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀末洗滌完全；若沒有白色沉淀生成，則沉淀已洗滌完全．

Answer 1

分析 向鉛泥中加入Na₂CO₃溶液，PbSO₄轉(zhuǎn)化為難溶PbCO₃的離子方程式為CO₃^2-+PbSO₄=PbCO₃+SO₄^2-，然后過濾得到濾液Ⅰ為Na₂SO₄溶液，向濾渣中加入硝酸酸溶，PbO、Pb、PbCO₃都與硝酸反應(yīng)生成Pb（NO₃）₂，Pb與硝酸反應(yīng)還生成NO，鉛與硝酸生成Pb（NO₃）₂及NO的離子方程式為3Pb+8H⁺+2NO₃^-=3Pb+2NO↑+4H₂O，然后向溶液中加入硫酸，生成bSO₄沉淀，過濾，濾液Ⅱ的主要成分是HNO₃，向濾渣中加入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)4PbSO₄+6NaOH=3Na₂SO₄+3PbO•PbSO₄•H₂O+2H₂O，過濾洗滌干燥得到3PbO•PbSO₄•H₂O，濾液Ⅲ中含有Na₂SO₄，以此解答該題．

解答 解：（1）鉛蓄電池在充電時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，PbSO₄被氧化生成PbO₂，電極反應(yīng)式為PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺，若鉛蓄電池放電前正、負(fù)極質(zhì)量相等，放電時正極發(fā)生，PbO₂（s）+2e^-+SO₄^2-（aq）+4H⁺（aq）=PbSO₄（s）+2H₂O（l），負(fù)極發(fā)生Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，轉(zhuǎn)移了lmol電子，則正極、負(fù)極都生成0.5molPbSO₄，正極質(zhì)量增加m（PbSO₄）-m（PbO₂）=0.5mol×（303g/mol-239g/mol）=32g，正極質(zhì)量增加m（PbSO₄）-m（Pb）=0.5mol×（303g/mol-207g/mol）=48g，
則兩極質(zhì)量差為48g-32g=16g，
故答案為：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺；16g；
（2）通過以上分析知，濾液Ⅰ和濾液Ⅲ經(jīng)脫色、蒸發(fā)、結(jié)晶可得到的副產(chǎn)品為Na₂SO₄•10H₂O，其相對分子質(zhì)量為322，故答案為：Na₂SO₄•10H₂O；
（3）通過以上分析知，該離子反應(yīng)方程式為3Pb+8H⁺+2NO₃^-=3Pb²⁺+2NO↑+4H₂O，濾液2中主要成分是未反應(yīng)的HNO₃，
故答案為：3Pb+8H⁺+2NO₃^-=3Pb²⁺+2NO+4H₂O；HNO₃；
（4）該反應(yīng)方程式為4PbSO₄+6NaOH=3Na₂SO₄+3PbO•PbSO₄•H₂O+2H₂O，故答案為：4PbSO₄+6NaOH=3PbO•PbSO₄•H₂O+3Na₂SO₄+2H₂O；
（5）該沉淀吸附的離子是硫酸根離子，用鹽酸酸化的氯化鋇檢驗，其檢驗方法為取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌完全，
故答案為：取少量最后一次洗滌后的濾液于試管中，滴加BaCl₂溶液和稀鹽酸，若產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀末洗滌完全；若沒有白色沉淀生成，則沉淀已洗滌完全．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析及知識綜合應(yīng)用能力，涉及基本操作、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等知識點，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)或操作方法是解本題關(guān)鍵，注意基礎(chǔ)知識的積累和靈活運用，題目難度中等．