Question

【題目】鉛及其化合物用途廣泛，三鹽基硫酸鉛（3PbO·PbSO4·H2O，摩爾質(zhì)量=990 g/mol）簡稱三鹽。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圖所示。

已知： 。

請(qǐng)回答下列問題：

(1)步驟①中涉及的主要反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____（列出計(jì)算式即可）。步驟②中濾渣的主要成分是____。

(2)步驟③酸溶時(shí)，為提高酸溶速率，可采取的措施是____（任答一條）。

(3)步驟⑥合成三鹽的化學(xué)方程式為____。現(xiàn)用100 t鉛泥可制得純凈干燥的三鹽49.5 t，若鉛元素的利用率為75%，則鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___ %。簡述步驟⑦檢驗(yàn)沉淀洗滌完全的方法___ 。

(4)已知水中鉛的存在形態(tài)主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-，其中Pb(OH)2是沉淀，各形態(tài)鉛的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)α隨溶液pH變化的關(guān)系如圖所示，除去污水中的鉛，最好控制溶液的pH在____左右，當(dāng)溶液的pH由13轉(zhuǎn)化為14時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：________________

(5)將PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的電解液，進(jìn)一步電解Na2PbCl4生成Pb，如圖所示。陰極電極反應(yīng)式是_________

Answer 1

【答案】 Pb、PbO、PbCO3 適當(dāng)升溫 4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+ H2O 55.2 取少量最后一次洗滌液，滴加氯化鋇溶液，若沒有沉淀則說明洗滌完全。 10 Pb(OH)3-+OH-=Pb(OH)42- PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-

【解析】

步驟①發(fā)生中發(fā)生PbSO4＋CO32－PbCO3＋SO42－，將PbSO4轉(zhuǎn)化成PbCO3，過濾，得到濾渣為PbO、Pb、PbCO3，在濾渣加入硝酸，PbO、Pb、PbCO3與硝酸發(fā)生反應(yīng)生成Pb(NO3)2，然后加硫酸發(fā)生Pb(NO3)2＋H2SO4=PbSO4↓＋2HNO3，HNO3再轉(zhuǎn)移到酸溶中，過濾后，向沉淀中加入NaOH溶液加熱，得到三鹽；

(1)PbSO4的Ksp大于PbCO3的Ksp，因此步驟“轉(zhuǎn)化”中發(fā)生PbSO4＋CO32－PbCO3＋SO42－，平衡常數(shù)的表達(dá)式為Ksp==；PbO、Pb不與Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，步驟②中濾渣的主要成分為PbO、Pb、PbCO3；

(2)提高酸溶的速率，可以采取適當(dāng)升溫、適當(dāng)增大硝酸濃度、攪拌、粉碎固體等；

(3)“沉鉛”將Pb2＋轉(zhuǎn)化成PbSO4，“合成”步驟中的反應(yīng)物是PbSO4、NaOH，其反應(yīng)方程式為PbSO4＋NaOH→3PbO·PbSO4·H2O＋Na2SO4+H2O，該反應(yīng)屬于非氧化還原反應(yīng)，采用原子守恒進(jìn)行配平，4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+ H2O；令鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，根據(jù)題意得出：，解得a=55.2；根據(jù)“合成”的反應(yīng)方程式，三鹽表面沾有Na2SO4，檢驗(yàn)沉淀洗滌完全，需要檢驗(yàn)SO42－不存在，操作是取最后一次洗滌液，滴加BaCl2溶液，若沒有沉淀則說明洗滌完全；

(4)除去污水中的鉛，鉛元素需要以Pb(OH)2形式沉淀出來，根據(jù)圖像pH控制在10左右；根據(jù)圖像pH由13→14，Pb(OH)3－→Pb(OH)42－，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Pb(OH)3－+OH－=Pb(OH)42－；

(4)根據(jù)裝置圖，PbCl42－在陰極區(qū)參與反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－。