Question

【題目】三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O，其相對分子質量為990)簡稱“三鹽”，不溶于水及有機溶劑。主要適用于不透明的聚氯乙烯硬質管、注射成型制品，也可用于人造革等軟質制品。以鉛泥 (主要成分為PbO、Pb及PbSO4等)為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示。

已知：KSP(PbSO4)=1.82×10-8，KSP(PbCO3)=1.46×10-13請回答下列問題：

(1)寫出步驟①“轉化”的離子方程式__________________。

(2)根據右圖溶解度曲線(g/100g水)，由濾液I得到Na2SO4固體的操作為：將“濾液1”、_________、_________、用乙醇洗滌后干燥。

(3)步驟③“酸溶”，為提高酸溶速率，可采取的措施是________________(任意寫出一條)

(4)“濾液2”中可循環利用的溶質為_______(填化學式)。若步驟④“沉鉛”后的濾液中c(Pb2+)=1.82×10-5 mol·L-1，則此時c(SO42-)=________mol·L-1。

(5)步驟⑥“合成”三鹽的化學方程式為____________________。

(6)若消耗100.0t鉛泥，最終得到純凈干燥的三鹽49.5t，假設鉛泥中的鉛元素有75％轉化為三鹽，則鉛泥中鉛元素的質量分數為___________。

Answer 1

【答案】PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42- 升溫結晶 趁熱過濾 適當升溫（適當增加硝酸濃度，或將濾渣粉粹增大表面積等） HNO3 1×10-3 4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O +3Na2SO4+2H2O 55.20%

【解析】

（1）由于KSP(PbSO4)=1.82×10-8＞KSP(PbCO3)=1.46×10-13，所以步驟①加入碳酸鈉溶液，把硫酸鉛轉化為碳酸鉛；

（2）將“濾液1”升溫結晶、趁熱過濾、用乙醇洗滌后干燥得到Na2SO4固體；

（3）為提高酸溶速率，可適當升溫，或適當增加硝酸濃度，或將濾渣粉粹增大表面積等；

（4）Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下轉化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4轉化成PbSO4和硝酸，HNO3可循環利用，根據KSP(PbSO4)=1.82×10-8，若濾液中c（Pb2+）=1.82×10-5mol/L，則溶液中的c(SO42-)= KSP(PbSO4)/c（Pb2+）=1.82×10-8/1.82×10-5=1×10-3mol/L；

（5）“合成”三鹽的化學方程式為4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O；

（6）根據鉛元素守恒計算鉛泥中鉛元素的質量分數。

（1）由于KSP(PbSO4)=1.82×10-8＞KSP(PbCO3)=1.46×10-13，所以步驟①加入碳酸鈉溶液，把硫酸鉛轉化為碳酸鉛，以提高原料的利用率，反應的化學方程式為PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4，離子方程式為：PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42-，

故答案為：PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42-。

（2）濾液Ⅰ的溶質主要是Na2SO4和過量的Na2CO3，將“濾液1”升溫結晶、趁熱過濾、用乙醇洗滌后干燥得到Na2SO4固體，

故答案為：升溫結晶、趁熱過濾。

（3）為提高酸溶速率，可適當升溫，或適當增加硝酸濃度，或將濾渣粉粹增大表面積等，

故答案為：適當升溫（適當增加硝酸濃度，或將濾渣粉粹增大表面積等）。

（4）Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下轉化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4轉化成PbSO4和硝酸，HNO3可循環利用，根據KSP(PbSO4)=1.82×10-8，若濾液中c（Pb2+）=1.82×10-5mol/L，則溶液中的c(SO42-)= KSP(PbSO4)/c（Pb2+）=1.82×10-8/1.82×10-5=1×10-3mol/L，

故答案為：HNO3，1×10-3。

（5）根據題目敘述，結合轉化關系，則步驟⑥“合成”三鹽的化學方程式為4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O，

故答案為：4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O +3Na2SO4+2H2O。

（6）設鉛泥中鉛元素的質量分數為x，根據鉛元素守恒可得：

100.0×106g×x×75%/207g/mol=49.5×106g/990g/mol×4，解得x=0.5520，所以鉛泥中鉛元素的質量分數為55.20%，故答案為：55.20%。