Question

（13分）工业上从废铅酸电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与铅膏（主要成分为PbSO₄）发生反应：PbSO₄(s)+CO₃^2—(aq)PbCO₃(s)+SO₄^2—(aq)。某课题组用PbSO₄为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。
（1）上述反应的平衡常数表达式：K＝               。
（2）室温时，向两份相同的样品中分别加入同体积、同浓度的Na₂CO₃和NaHCO₃溶液均可实现上述转化，在       溶液中PbSO₄转化率较大，理由是              。
（3）查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO₃·Pb(OH)₂]，它和PbCO₃受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物（不考虑PbSO₄）的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：全部为PbCO₃；
假设二：                 ；
假设三：                 。
（4）为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。
①定性研究：请你完成下表中内容。

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期的实验现象和结论
取一定量样品充分干燥，……

②定量研究：取26.7mg的干燥样品，加热，测的固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：      
                                                             。

Answer 1

⑴K= c(SO₄^2－)/c(CO₃^2－)  
⑵ Na₂CO₃  Na₂CO₃溶液中c(CO2－3)大  
⑶全部为2PbCO₃·Pb(OH)₂       PbCO₃与2PbCO₃·Pb(OH)₂的混合物
⑷①

实验步骤	预期的实验现象和结论
充分加热样品分解，将产生的气体通过盛有无水硫酸铜的干燥管。	若无水硫酸铜不变蓝色，则假设一成立； 若无水硫酸铜变蓝色，则假设一不成立。

②同意 若全部为PbCO₃，26.7 mg完全分解后，其固体质量为22.3m g（其他答案合理均可）

⑴平衡常数表达式中的各物质的浓度为平衡浓度，且固体及纯液体的浓度为定值，不列在平衡常数表达式中，因此根据反应方程式容易写出反应的平衡常数表达式：K= c(SO₄^2－)/c(CO₃^2－) 。⑵HCO－3难电离，相同浓度时，Na₂CO₃溶液中CO2－3浓度远大于NaHCO₃溶液中CO2－3的浓度，根据平衡移动原理CO2－3浓度大，平衡向正向移动，有利于PbSO₄的转化。⑶根据信息及假设一，不难推出假设二和假设三分别为全部为PbCO₃·Pb(OH)₂、PbCO₃与PbCO₃·Pb(OH)₂的混合物。⑷①若固体中含Pb(OH)₂，则其受热分解会生成水，而PbCO₃受热分解不会生成水，因此只需检验固体受热分解有无水生成即可，而水的检验可用无水硫酸铜。②根据PbCO₃PbO＋CO₂↑，26.7 mg全部分解得到的PbO：26.7mg/267 g·mol－1×223 g·mol－1    ＝22.3m g＜22.4m g，若26.7m g全为Pb(OH)₂分解得到的PbO: 25.8mg＞22.4m g，因此假设一不成立。
考点定位：本题属假设型实验题，以铅蓄电池的铅回收为情境，将化学平衡、沉淀的转化、实验探究、计算等内容融合在一起，主要考查学生对化学反应原理的掌握及运用相关知识对实验提出假设和设计实验方案的能力，考查运用文字表达分析解决问题过程并做出合理解释的能力。