Question

廢舊鉛蓄電池的回收利用是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必經(jīng)之路．其陰、陽極填充物（鉛膏，主要含PbO、PbO₂、PbSO₄）是廢舊鉛蓄電池的主要部分，回收時(shí)所得黃丹（PbO）、碳酸鉛可用于合成三鹽基硫酸鉛（組成可表示為3PbO?PbSO₄?H₂O），其工藝流程如下：

（1）用碳酸鹽作轉(zhuǎn)化劑，將鉛膏中的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，寫出轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式：

 

（2）濾液A能用來回收Na₂SO₄?10H₂O，提取該晶體的主要步驟有

 

、

 

、過濾、洗滌、干燥；檢驗(yàn)該晶體中陰離子的實(shí)驗(yàn)方法是

 

．
（3）物質(zhì)X是一種可循環(huán)使用的物質(zhì)，其溶質(zhì)主要是

 

（填化學(xué)式），若X中殘留的SO₄^2-過多，循環(huán)利用時(shí)可能出現(xiàn)的問題是

 

．
（4）生成三鹽基硫酸鉛的離子方程式為

 

．
（5）向鉛膏漿液中加入Na₂SO₃溶液的目的是將其中的PbO₂還原為PbO．若實(shí)驗(yàn)中所取鉛膏的質(zhì)量為47.8g，其中PbO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，則要將PbO₂全部還原，至少需要加入

 

mL的0.5mol/L Na₂SO₃溶液．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）用碳酸鹽作轉(zhuǎn)化劑，將鉛膏中的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，說明碳酸鉛的溶解度小于硫酸鉛，據(jù)此寫出反應(yīng)的方程式；
（2）溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌、干燥等操作；該晶體的陰離子為硫酸根離子，根據(jù)檢驗(yàn)硫酸根離子的方法解答；
（3）根據(jù)制取流程可知，利用廢舊鉛蓄電池陰、陽極填充物（鉛膏）制備塑料加工熱穩(wěn)定劑三鹽基硫酸鉛實(shí)驗(yàn)流程．向鉛膏漿液中加入Na₂SO₃溶液的目的是將PbO₂還原PbO，Na₂SO₃+PbO₂=PbO+Na₂SO₄，加Na₂CO₃溶液是將PbSO₄轉(zhuǎn)化成PbCO₃，所以濾液Ⅰ主要是Na₂SO₄溶液．PbO和PbCO₃在硝酸的作用下轉(zhuǎn)化成Pb（NO₃）?Pb（NO₃）中加稀H₂SO₄轉(zhuǎn)化成PbSO₄和硝酸，因此X為HNO₃；
若母液中殘留的SO₄^2-過多，浸出時(shí)部分鉛離子生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產(chǎn)率；
（4）根據(jù)流程可知，PbSO₄與氫氧根離子反應(yīng)生成三鹽基硫酸鉛，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（5）根據(jù)電子守恒可得關(guān)系式Na₂SO₃～2e^-～PbO₂，則n（Na₂SO₃）=n（ PbO₂），再根據(jù)n=

n

c

計(jì)算出需要0.5mol/L Na₂SO₃溶液的體積．

解答： 解：（1）硫酸鉛在溶液中存在溶解平衡，由于碳酸鉛的溶解度小于硫酸鉛，所以向硫酸鉛溶液在加入碳酸鉛后發(fā)生反應(yīng)：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq），將鉛膏中的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛，
故答案為：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
（2）回收Na₂SO₄?10H₂O，溫度不宜過高，否則容易失去結(jié)晶水，所以溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥等；Na₂SO₄?10H₂O中陰離子為SO₄^2-，檢驗(yàn)硫酸根離子的方法為：取少量晶體溶于蒸餾水，然后用鹽酸酸化，再滴BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，即證明該晶體中含有SO₄^2-，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；取少量晶體溶于蒸餾水，然后用鹽酸酸化，再滴BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，即證明該晶體中含有SO₄^2-；
（3）分析流程可知，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，因此X為HNO₃，HNO₃在反應(yīng)流程中可循環(huán)利用；
若母液中殘留的SO₄^2-過多，浸出時(shí)部分鉛離子會與SO₄^2-反應(yīng)生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低了PbSO₄的產(chǎn)率，
故答案為：HNO₃ ； 浸出時(shí)部分鉛離子生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產(chǎn)率；
（4）硫酸鉛在堿溶液中與氫氧根離子反應(yīng)生成三鹽基硫酸鉛，反應(yīng)的離子方程式為：4PbSO₄+6OH^-=3PbO?PbSO₄?H₂O+3SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：4PbSO₄+6OH^-=3PbO?PbSO₄?H₂O+3SO₄^2-+2H₂O；
（5）向鉛膏漿液中加入Na₂SO₃溶液的目的是將PbO₂還原為PbO，若實(shí)驗(yàn)中所取鉛膏漿液質(zhì)量為47.8g，其中PbO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.0%，要將PbO₂還原，加入的亞硫酸鈉依據(jù)化學(xué)方程式定量關(guān)系和電子守恒計(jì)算得到：Na₂SO₃～2e^-～PbO₂，
則：n（Na₂SO₃）=n（ PbO₂）=

47.8g×15%

239g/mol

=0.03mol，
所以需要亞硫酸鈉溶液的體積為：

0.03mol

0.5mol/L

=0.06L=60mL，
故答案為：60．

點(diǎn)評：本題通過三鹽基硫酸鉛的制備流程，考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)方法，題目難度中等，注意掌握物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)原則，正確分析制備流程得出物質(zhì)的制備原理為解答此類題的關(guān)鍵，試題有利于提高學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，試題的綜合性較強(qiáng)，是一道質(zhì)量較好的題目．