Question

【题目】三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，其相对分子质量为990)简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。主要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管、注射成型制品，也可用于人造革等软质制品。以铅泥 (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：KSP(PbSO4)=1.82×10-8，KSP(PbCO3)=1.46×10-13请回答下列问题：

(1)写出步骤①“转化”的离子方程式__________________。

(2)根据右图溶解度曲线(g/100g水)，由滤液I得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”、_________、_________、用乙醇洗涤后干燥。

(3)步骤③“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是________________(任意写出一条)

(4)“滤液2”中可循环利用的溶质为_______(填化学式)。若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5 mol·L-1，则此时c(SO42-)=________mol·L-1。

(5)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为____________________。

(6)若消耗100.0t铅泥，最终得到纯净干燥的三盐49.5t，假设铅泥中的铅元素有75％转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为___________。

Answer 1

【答案】PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42- 升温结晶 趁热过滤 适当升温（适当增加硝酸浓度，或将滤渣粉粹增大表面积等） HNO3 1×10-3 4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O +3Na2SO4+2H2O 55.20%

【解析】

（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；

（2）将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙醇洗涤后干燥得到Na2SO4固体；

（3）为提高酸溶速率，可适当升温，或适当增加硝酸浓度，或将滤渣粉粹增大表面积等；

（4）Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸，HNO3可循环利用，根据KSP(PbSO4)=1.82×10-8，若滤液中c（Pb2+）=1.82×10-5mol/L，则溶液中的c(SO42-)= KSP(PbSO4)/c（Pb2+）=1.82×10-8/1.82×10-5=1×10-3mol/L；

（5）“合成”三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O；

（6）根据铅元素守恒计算铅泥中铅元素的质量分数。

（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，离子方程式为：PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42-，

故答案为：PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42-。

（2）滤液Ⅰ的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3，将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙醇洗涤后干燥得到Na2SO4固体，

故答案为：升温结晶、趁热过滤。

（3）为提高酸溶速率，可适当升温，或适当增加硝酸浓度，或将滤渣粉粹增大表面积等，

故答案为：适当升温（适当增加硝酸浓度，或将滤渣粉粹增大表面积等）。

（4）Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸，HNO3可循环利用，根据KSP(PbSO4)=1.82×10-8，若滤液中c（Pb2+）=1.82×10-5mol/L，则溶液中的c(SO42-)= KSP(PbSO4)/c（Pb2+）=1.82×10-8/1.82×10-5=1×10-3mol/L，

故答案为：HNO3，1×10-3。

（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+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O，

故答案为：4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O +3Na2SO4+2H2O。

（6）设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据铅元素守恒可得：

100.0×106g×x×75%/207g/mol=49.5×106g/990g/mol×4，解得x=0.5520，所以铅泥中铅元素的质量分数为55.20%，故答案为：55.20%。