Question

【题目】三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O) (相对分子质量为990)简称“三盐”，白色或微黄色粉末，热稳定性能优良，主要用作聚氯乙烯的热稳定剂。“三盐”是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅，再加氢氧化钠而制得。以100.0吨铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。

已知:(1)Ksp(PbSO4)=1.82×10-8，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13；(2)铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用。

请回答下列问题:

(1)写出步骤①“转化”的化学方程式______________________________________。

(2)步骤③“酸溶”，最适合选用的酸为______________，为提高酸溶速率，可采取的措施是__________(任意写出一条)。

(3)若步骤④沉铅”后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol/L，则此时c(SO42-)=______mol/L。

(4)从原子利用率的角度分析该流程的优点为_______________________。

(5)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为____________________________。若得到纯净干燥的三盐49.5t，假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为__ % (结果保留一位小数)

Answer 1

【答案】 PbSO4+Na2CO3=PbCO3↓+Na2SO4 硝酸(或HNO3) 适当升温(适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等合理答案均可) 1×10-3 滤液2(HNO3溶液)可以循环利用 4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O 51.8

【解析】分析：由于PbSO4溶解度较大，又不溶于稀酸，而PbCO3溶解度小，能溶于稀酸，为提高原料的利用率，加入碳酸钠将硫酸铅转化为碳酸铅，然后用硝酸将PbO、Pb 和PbCO3转化为可溶性铅盐，再向其中加入硫酸，使铅元素转化为PbSO4，所以滤液2中主要为硝酸，可进行循环使用，然后向硫酸铅中加入氢氧化钠溶液，在适当条件下生成“三盐”，分离处理后得到所要的产品。

详解：(1) 由于Ksp(PbSO4)=1.82×10-8 > Ksp(PbCO3)=1.46×10-13，所以步骤①加入碳酸钠溶液，把硫酸铅转化为碳酸铅，以提高原料的利用率，反应的化学方程式为PbSO4+ Na2CO3= PbCO3↓ +Na2SO4。

(2) 由于铅与冷盐酸、冷硫酸几乎都不反应，所以用硝酸溶解铅及其化合物，且能生成可溶性铅盐，有利于转化为最终产品，为提高溶解速率，可适当升温，或适当增加硝酸浓度，或将滤渣粉碎增大表面积等。

(3)根据Ksp(PbSO4)=1.82×10-8，若滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol/L，则溶液中c(SO42-)= = =1×10-3 mol/L。

(4) 从原子利用率的角度分析该流程的优点是滤液2即HNO3溶液可以循环使用，节约原料，降低成本。

(5)根据题目叙述，结合转化关系，则步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O；设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据铅元素守恒可得： = ，解得x=0.5175，所以该铅泥中铅元素的质量分数为51.8%。