Question

【題目】三鹽基硫酸鉛（3PbO·PbSO4·H2O)簡稱三鹽，白色或微黃色粉末，稍帶甜味、有毒。200℃以上開始失去結晶水，不溶于水及有機溶劑。可用作聚氯乙烯的熱穩定劑。以100.0t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）步驟①轉化的目的是將PbSO4轉化為PbCO3，反應的離子方程式為___________________。

（2）濾液3中的主要溶質為_____________（填化學式）。

（3）步驟③酸溶時，鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2和NO的離子方程式為____________________。

（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+)=1.82×10-5mol·L－1，則此時c(SO42-)為___________mol·L-1

（5）步驟⑥合成三鹽的化學方程式為____________________________。若得到純凈干燥的三鹽49.50 t，假設鉛泥中的鉛元素有80.00%轉化為三鹽，則鉛泥中鉛元素的質量分數為_____。[已知：三鹽（3PbO·PbSO4·H2O）的相對分子質量為990，注意保留正確的有效數字]

Answer 1

【答案】CO32-+PbSO4=SO42-+PbCO3 Na2SO4 3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 1.0×10-3 4 PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbOPbSO4H2O+2H2O 51.75%

【解析】

以100.0t鉛泥（主要成分為PbO、Pb及PbSO4等）為原料制備三鹽：向鉛泥中加Na2CO3溶液是將PbSO4轉化成PbCO3，Na2CO3（aq）+PbSO4（s）=Na2SO4（aq）+PbCO3（s），所以濾液Ⅰ的溶質主要是Na2SO4和過量的Na2CO3，Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下反應：3Pb+8HNO3=Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O、PbCO3+2HNO3=Pb（NO3）2+CO2↑+H2O、PbO+2HNO3=Pb（NO3）2+2H2O，均轉化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4轉化成PbSO4和硝酸，過濾的濾液為HNO3，可循環利用，向硫酸鉛中加入氫氧化鈉合成三鹽和硫酸鈉，，濾液3主要是硫酸鈉，洗滌沉淀干燥得到三鹽，以此解答該題。

（1）由題可知，碳酸鉛的Ksp小于硫酸鉛，故加入碳酸鈉的目的是將硫酸鉛轉化為碳酸鉛，屬于沉淀的轉化，反應的離子方程式為；

故答案為：；

（2）根據元素守恒，故可知濾液3的主要溶質是；

答案為：；

（3）鉛與硝酸反應生成 和，根據氧化還原反應規律配平即可，；

答案為：；

（4）、和在可以在硝酸的作用下生成，而可以在稀硫酸的作用下生成、，其中可以重復使用；由于，而，則可算出；

故答案為：；；

（5）步驟⑥參與反應的物質為：和,該反應的方程式為：，若得到純凈干燥的三鹽49.5t，可算出含鉛的質量為 。設鉛泥中含鉛的質量分數為，則100t鉛泥中鉛元素為100，而鉛泥中的鉛元素有80%轉化為三鹽，有41.4t，即，解得；

故答案為：；。