Question

【题目】三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O)具有良好的热稳定性、耐热性、电绝缘性，是目前用量最大的热稳定剂，工业上利用铅废渣(主要含PbSO4、 PbCl2、 SiO2)制取三盐基硫酸铅及PbO2工艺流程如下：

已知：①“浸出”过程发生的反应：PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2+SO42－(aq)和

PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq) △H>0，

②Ksp(PbCl2)=1.7×10－5 Ksp(PbSO4)=2.5×10－8

回答下列问题：

（1）铅渣“浸出”后，“浸出渣”的主要成分是CaSO4和___________。

（2）“操作1”通过多步操作得到PbCl2，分别为___________、___________、过滤、洗涤。

（3）“转化”后得到PbSO4，当c(Cl－)=0.100mol/L时，c(SO42－)=___________(结果保留一位小数)；“转化”时需要升高体系温度，其原因是_________________________________。

（4）写出合成三盐基硫酸铅的化学方程式_________________________________。

（5）氨水络合后铅的存在形态是[ Pb(OH)SO4]－，写出“氧化”发生的离子反应方程式__________________________________________________________________。

（6）一种新型的铅锂电池的充放电示意图如下，写出放电时的正极反应式___________。

Answer 1

【答案】SiO2 蒸发浓缩 冷却结晶 1.5×10-5mol/L 升高温度有利于HCl逸出，使PbCl2(s)+H2SO4(aq)PbSO4(s)+2HCl(aq)向右移动 4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O [Pb(OH)SO4]－＋S2O82－＋3OH－=PbO2↓＋3SO42－＋2H2O Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋=LiMn2O4

【解析】

铅废渣(主要含PbSO4、 PbCl2、 SiO2)加入CaCl2 、NaCl溶液，“浸出”过程发生的反应：PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2+SO42－(aq)和PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq) △H>0，铅渣“浸出”后，“浸出渣”的主要成分是CaSO4和SiO2，“操作1”通过多步操作得到PbCl2，分别为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。加入硫酸“转化”后得到PbSO4，溶液Ⅱ为HCl，加入NaOH合成三盐基硫酸铅，反应为：4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O，加NH3·H2O络合后溶解生成[ Pb(OH)SO4]－，加入(NH4)2S2O82－发生[Pb(OH)SO4]－＋S2O82－＋3OH－=PbO2↓＋3SO42－＋2H2O，得PbO2。

（1）铅废渣(主要含PbSO4、 PbCl2、 SiO2)加入CaCl2 、NaCl溶液，“浸出”过程发生的反应：PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2(s)+SO42－(aq)和PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq) △H>0，铅渣“浸出”后，“浸出渣”的主要成分是CaSO4和SiO2；

（2）“操作1”分别经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到PbCl2晶体。

（3）“转化”后得到PbSO4，PbSO4(s)+2Cl－(aq)PbCl2(s)+SO42－(aq)，当c(Cl－)=0.100mol/L时，c(SO42－)=c2(Cl-)Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCl2)=0.1002×2.5×10－8/1.7×10－5=1.5×10-5；“转化”时需要升高体系温度，其原因是升高温度有利于HCl逸出，使PbCl2(s)+H2SO4(aq)PbSO4(s)+2HCl(aq)向右移动。

（4）已知三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O)，反应物为PbSO4和NaOH，合成三盐基硫酸铅的化学方程式4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O。

（5）3PbO·PbSO4·H2O氨水络合后铅的存在形态是[ Pb(OH)SO4/span>]－，+2价铅氧化成+4价，“氧化”发生的离子反应方程式[Pb(OH)SO4]－＋S2O82－＋3OH－=PbO2↓＋3SO42－＋2H2O。

（6）新型的铅锂电池放电时正极发生还原反应，正极反应式Li1－xMn2O4＋xe－＋xLi＋=LiMn2O4。