Question

【題目】用廢鉛蓄電池的鉛泥(含PbSO4、PbO和Pb等)可制備精細化工產品3PbO·PbSO4·H2O(三鹽)，主要制備流程如下。

請回答下列問題：

（1）鉛蓄電池在生活中有廣泛應用，其工作原理是Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。若鉛蓄電池放電前正、負極質量相等，放電時轉移了1 mol電子，則理論上兩極質量之差為_____________。

（2）將濾液Ⅰ、濾液Ⅲ合并，經蒸發濃縮、降溫結晶、過濾等操作，可得到一種結晶水合物(Mr=322)，其化學式為______________________。

（3）步驟③酸溶時鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2及NO。濾液Ⅱ中溶質的主要成分為______(填化學式)。

（4）步驟⑥合成三鹽的化學方程式為______________________。

（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__________________。

Answer 1

【答案】16 gNaSO4·10H2OHNO34PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O 取少量最后一次洗滌后的濾液于試管中，滴加BaCl2溶液和鹽酸，若產生白色沉淀，則沉淀未洗滌完全，若沒有白色沉淀生成，則沉淀已洗滌完全

【解析】

向鉛泥中加入碳酸鈉溶液, PbSO4轉化為難溶PbCO3的離子方程式為CO32-+ PbSO4= PbCO3+SO42-，然后過濾得到濾液Ⅰ為硫酸鈉溶液，向濾渣中加入硝酸酸溶，PbO、Pb、PbCO3都與硝酸反應生成Pb(NO3)2，Pb與硝酸反應還生成NO,鉛與硝酸生成Pb(NO3)2及NO的離子方程式為3Pb+8H++2NO3-=Pb2++2NO↑+4H2O，然后向溶液中加入硫酸,生成PbSO4沉淀,過濾,濾液Ⅱ的主要成分是HNO3,向濾渣中加入NaOH溶液,發生反應：4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O,過濾洗滌干燥得到3PbO·PbSO4·H2O，濾液Ⅲ中含有NaSO4，以此解答該題。

(1)鉛蓄電池在充電時,陽極發生氧化反應, PbSO4被氧化生成PbO2，電極反應式為PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，若鉛蓄電池放電前正、負極質量相等，放電時正極發生：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O，負極發生Pb-2e-+SO42-=PbSO4，轉移了lmol電子，則正極、負極都生成0.5mol PbSO4, 正極質量增加：m(PbSO4)-m(PbO2)=0.5×(303-207)=32g；負極質量增加m(PbSO4)-m(Pb)= 0.5×(303-207)=48g,則兩極質量差為48-32=16g；因此，本題正確答案是：16 g。

(2) 通過以上分析知，濾液Ⅰ和濾液Ⅲ經脫色、蒸發、結晶可得到的副產品為NaSO4·10H2O，其相對分子質量為322；因此，本題正確答案是: NaSO4·10H2O。

(3) 通過以上分析知，該離子反應方程式為3Pb+8H++2NO3-=Pb2++2NO↑+4H2O，濾液2中主要成分是未反應的HNO3；因此，本題正確答案是: HNO3。
(4)硫酸鉛與氫氧化鈉在加熱到50-60℃情況下反應生成3PbO·PbSO4·H2O和Na2SO4；步驟⑥合成三鹽的化學方程式為4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O；因此本題答案是：4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O。

(5) 該沉淀吸附的離子是硫酸根離子，用鹽酸和氯化鋇溶液進行檢驗，其檢驗方法為取少量最后一次洗滌后的濾液于試管中，向其中滴加BaCl2溶液和鹽酸，若不產生白色沉淀，則表明已洗滌完全；因此，本題正確答案是: 取少量最后一次洗滌后的濾液于試管中，滴加BaCl2溶液和鹽酸，若產生白色沉淀，則沉淀未洗滌完全，若沒有白色沉淀生成，則沉淀已洗滌完全。