問題詳情:
三鹽基硫*鉛(3PbO·PbSO4·H2O)簡稱三鹽,白*或微黃*粉末,稍帶甜味、有毒。200℃以上開始失去結晶水,不溶於水及有機溶劑。可用作聚*乙烯的熱穩定劑。以100.0t鉛泥(主要成分為PbO、Pb及PbSO4等)為原料製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___________,反應的離子方程式為___________。
(2)濾液3中的主要溶質為___________(填化學式)。
(3)步驟③*溶時,為提高*溶速率,可釆取的措施是___________(任寫一條)。其中鉛與**反應生成Pb(NO3)2和NO的離子方程式為___________。
(4)濾液2中可循環利用的溶質為___________(填化學式)。若步驟④沉鉛後的濾液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1,則此時c(SO42-)為___________mol·L-1
(5)步驟⑥合成三鹽的化學方程式為___________。若得到純淨乾燥的三鹽49.5t,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___________(保留小數點後二位數)。[已知:三鹽(3PbO·PbSO4·H2O)的相對分子質置為990]
【回答】
將PbSO4轉化為PbCO3 CO32-+ PbSO4= SO42-+PbCO3 Na2SO4 適當升温(或適當增大**濃度) 3Pb+8H++2NO3- = 3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 1.0×10-3 4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O; 51.75%
【分析】
以鉛泥(主要成分為PbO、Pb及PbSO4等)為原料製備三鹽,由流程可知,向鉛泥中加Na2CO3溶液是將PbSO4轉化成PbCO3,Na2CO3(aq)+PbSO4(s)=Na2SO4(aq)+PbCO3(s),所以濾液Ⅰ的溶質主要是Na2SO4和過量的Na2CO3,Pb、PbO和PbCO3在**的作用下反應:3Pb+8HNO3=Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O、PbCO3+2HNO3=Pb(NO3)2+CO2↑+H2O、PbO+2HNO3=Pb(NO3)2+2H2O,均轉化成Pb(NO3)2,Pb(NO3)2中加稀H2SO4轉化成PbSO4和**,過濾的濾液為HNO3,可循環利用,向硫*鉛中加入*氧化*合成三鹽和硫**,發生4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O,據此解答。
【詳解】
(1)步驟①鉛泥在碳**溶液中轉化生成硫**和碳*鉛,其目的是將PbSO4化為PbCO3發生沉澱的轉化,以便提高鉛的利用率,其離子方程式為:CO32-+ PbSO4= SO42-+PbCO3
故*為將PbSO4轉化為PbCO3;CO32-+ PbSO4= SO42-+PbCO3;
(2)濾液1中的溶質為Na2CO3和Na2SO4,
故*為Na2SO4;
(3)影響化學反應速率的外界因素有温度、濃度、壓強、催化劑、反應物的接觸面積等,根據化工生產實際情況,步驟③*溶時,為提高*溶速率,可採取的措施是適當升温(或適當增大**濃度);鉛與**反應生成Pb(NO3)2、水和NO,其反應離子方程式為:3Pb + 8H++2NO3- =3Pb2+ +2NO↑+4H2O,
故*為適當升温(或適當增大**濃度);3Pb + 8H++2NO3- =3Pb2+ +2NO↑+4H2O;
(4)*溶時生成**鉛,**鉛在沉鉛時與硫*發生複分解反應生成硫*鉛和**,則濾液2中可循環利用的溶質為HNO3,若步驟④沉鉛後的濾液中c(Pb2+)=1.82×l0-5mol·L-1,則此時根據Ksp(PbSO4)=c(Pb2+)c(SO42-)可知, c(SO42-)==1.0×10-3mol·L-1,
故*為HNO3;1.0×10-3mol·L-1;
(5)步驟⑥在50-60℃條件下硫*鉛與*氧化*合成三鹽的化學方程式為:4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O;假設鉛泥中的鉛元素有80%轉化為三鹽,若得到純淨乾燥的三鹽49.5t,則鉛泥中鉛元素的質量分數為:×,
故*為4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O;51.75%。
【點睛】
本題考查物質的製備實驗的知識。把握物質的*質、流程中發生的反應、製備原理、混合物分離提純、實驗技能為解答的關鍵,注意元素化合物知識和相關信息的應用,題目難度不大。
知識點:氧化還原反應方程式的配平
題型:綜合題