Question

【題目】三鹽基硫酸鉛（3PbO·PbSO4·H2O，Mr＝990）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100.0噸鉛泥（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________。

（2）步驟③酸溶時，為提高酸溶速率，可采取的措施是________（任寫一條）。其中鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2和NO的離子方程式為________。

（3）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×l0-5 mol·L-1，則此時 c(SO42-)＝________mol·L-1。

（4）步驟⑥合成三鹽的化學方程式為________。若得到純凈干燥的三鹽49.5 t，假設鉛泥中的鉛元素有80%轉化為三鹽，則鉛泥中鉛元素的質量分數為________。

Answer 1

【答案】 將PbSO4轉化為PbCO3，提高鉛的利用率 適當升高溫度（或適當增大硝酸濃度或減小沉淀粒直徑等其他合理答案） 3Pb＋8H+＋2NO3-＝3Pb2+＋2NO↑＋4H2O HNO3 1.0×10－3 4PbSO4＋6NaOH3Na2SO4＋3PbO·PbSO4·H2O＋2H2O 52%

【解析】試題分析：(1) 根據Ksp(PbSO4)＝1.82×10-8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10-13，碳酸鉛比硫酸鉛更難溶，所以硫酸鉛可以轉化為碳酸鉛；（2）根據影響反應速率的因素分析提高酸溶速率的方法；鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2和NO、水；（3）步驟④沉鉛是硝酸鉛與硫酸反應生成硫酸鉛沉淀和硝酸；根據Ksp(PbSO4)＝1.82×10-8計算c(SO42-)；（4）步驟⑥氫氧化鈉、PbSO4生成3PbO·PbSO4·H2O；根據鉛元素守恒計算鉛泥中鉛元素的質量分數。

解析：(1)碳酸鉛比硫酸鉛更難溶，所以硫酸鉛可以轉化為碳酸鉛，步驟①轉化的目的是將PbSO4轉化為PbCO3，提高鉛的利用率；（2）適當升高溫度、增大硝酸濃度都能提高酸溶速率；鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2和NO、水的離子方程式是3Pb＋8H+＋2NO3-＝3Pb2+＋2NO↑＋4H2O；（3）步驟④沉鉛是硝酸鉛與硫酸反應生成硫酸鉛沉淀和硝酸，所以可以循環利用的物質是硝酸； c(SO42-)= ；（4）根據質量守恒，氫氧化鈉、PbSO4生成3PbO·PbSO4·H2O的化學方程式是4PbSO4＋6NaOH 3Na2SO4＋3PbO·PbSO4·H2O＋2H2O；設鉛泥中鉛元素的質量分數為x，根據鉛元素質量守恒 ，解得x=0.52=52%。