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： 。

請回答下列問題：

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

(2)步驟③酸溶時，為提高酸溶速率，可采取的措施是____（任答一條）。

(3)步驟⑥合成三鹽的化學方程式為____。現用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量分數為___ %。簡述步驟⑦檢驗沉淀洗滌完全的方法___ 。

(4)已知水中鉛的存在形態主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-，其中Pb(OH)2是沉淀，各形態鉛的物質的量的分數α隨溶液pH變化的關系如圖所示，除去污水中的鉛，最好控制溶液的pH在____左右，當溶液的pH由13轉化為14時發生反應的離子方程式是：________________

(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，進一步電解Na2PbCl4生成Pb，如圖所示。陰極電極反應式是_________

Answer 1

【答案】 Pb、PbO、PbCO3 適當升溫 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發生中發生PbSO4＋CO32－PbCO3＋SO42－，將PbSO4轉化成PbCO3，過濾，得到濾渣為PbO、Pb、PbCO3，在濾渣加入硝酸，PbO、Pb、PbCO3與硝酸發生反應生成Pb(NO3)2，然后加硫酸發生Pb(NO3)2＋H2SO4=PbSO4↓＋2HNO3，HNO3再轉移到酸溶中，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“轉化”中發生PbSO4＋CO32－PbCO3＋SO42－，平衡常數的表達式為Ksp==；PbO、Pb不與Na2CO3發生反應，步驟②中濾渣的主要成分為PbO、Pb、PbCO3；

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

(3)“沉鉛”將Pb2＋轉化成PbSO4，“合成”步驟中的反應物是PbSO4、NaOH，其反應方程式為PbSO4＋NaOH→3PbO·PbSO4·H2O＋Na2SO4+H2O，該反應屬于非氧化還原反應，采用原子守恒進行配平，4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+ H2O；令鉛泥中鉛元素的質量分數為a%，根據題意得出：，解得a=55.2；根據“合成”的反應方程式，三鹽表面沾有Na2SO4，檢驗沉淀洗滌完全，需要檢驗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，根據圖像pH控制在10左右；根據圖像pH由13→14，Pb(OH)3－→Pb(OH)42－，發生反應的離子方程式為Pb(OH)3－+OH－=Pb(OH)42－；

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