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。以铅泥(PbSO4、PbO、Pb及其他杂质等)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”的主要离子方程式_______。

(2)根据图溶解度曲线，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 t铅泥，最终得到纯净干燥的三盐49.5 t，假设铅泥中的铅元素有75.0％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+ SO4 2- 50℃以上蒸发结晶 趁热过滤 适当升温(适当增加硝酸浓度，或将滤渣粉碎，增大表面积等) HNO3 1×10-3 4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O +3Na2SO4+2H2O 55.2%

【解析】

以铅泥（主要成分为PbO、Pb及PbSO4等）为原料制备三盐，由流程可知，向铅泥中加Na2CO3溶液是将PbSO4转化成PbCO3，Na2CO3（aq）+PbSO4（s）=Na2SO4（aq）+PbCO3（s），所以滤液Ⅰ的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3，Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下反应：3Pb+8HNO3=Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O、PbCO3+2HNO3=Pb（NO3）2+CO2↑+H2O、PbO+2HNO3=Pb（NO3）2+2H2O，均转化成Pb（NO3）2，Pb（NO3）2中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸，过滤的滤液为HNO3，可循环利用，向硫酸铅中加入氢氧化钠合成三盐和硫酸钠，发生4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O，滤液3主要是硫酸钠，洗涤沉淀干燥得到三盐，以此来解答。

（1）步骤①向铅泥中加Na2CO3溶液，由表可知PbCO3的溶解度小于PbSO4的溶解度，发生Na2CO3（aq）+PbSO4（s）=Na2SO4（aq）+PbCO3（s），其离子方程式为CO32-（aq）+PbSO4（s）=SO42-+PbCO3（s）；

（2）图2中硫酸钠的溶解度在温度高时溶解度小，则由滤液1得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”升温结晶、趁热过滤，用乙醇洗涤后干燥；

（3）步骤③“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是适当升温（或增大硝酸浓度、减小颗粒大小等）；

（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，“滤液2”中可循环利用的溶质为HNO3，若步骤④“沉铅”后的滤液中c（Pb2+）=1.82×10-5molL-1，则此时c（SO42-）==1×10-3molL-1；

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

（6）若得到纯净干燥的三盐49.5t，则其中铅元素的质量为×49.5t=41.4t，设铅泥中铅元素的质量分数为w，则100.0t铅泥中铅元素为100×w，铅泥中的铅元素有75%转化为三盐，有100×w×75%=41.4，解得x=55.20%。