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【题目】三盐(3PbO·PbSO4·H2O)可用作聚氯乙烯的热稳定剂,200℃以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。以200.0t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图所示。

已知:PbSO4和PbCO3的溶解度和溶度积Ksp如下表。

(1)步骤①转化的目的是_______,滤液1中的溶质为Na2CO3_______(填化学式)。

(2)步骤③酸溶时,为提高酸溶速率,可采取的措施是_________(任写一条)。其中铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2和NO的离子方程式为__________________

(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为_______。若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol/L,则此时c(SO42-)=______mol/L。

(4)步骤⑦洗涤操作时,检验沉淀是否洗涤完全的方法是________________

(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为____________,若得到纯净干燥的三盐99.Ot,假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,则铅泥中铅元素的质量分数为________

【答案】 将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率 Na2SO4 适当升温(或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案) 3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 1.00×10-3 取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全(或其他合理答案) 4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·H2O+2H2O 51.75%

【解析】向铅泥中加入Na2CO3溶液,PbSO4转化为难溶PbCO3的离子方程式为CO32-+PbSO4=PbCO3+SO42-,然后过滤得到滤液1为Na2SO4溶液,向滤渣中加入硝酸酸溶,PbO、Pb、PbCO3都与硝酸反应生成Pb(NO32,Pb与硝酸反应还生成NO,铅与硝酸生成Pb(NO32及NO的离子方程式为3Pb+8H++2NO3-=3Pb+2NO↑+4H2O,然后向溶液中加入硫酸,生成bSO4沉淀,过滤,滤液2的主要成分是HNO3,向滤渣中加入NaOH溶液,发生反应4PbSO4+6NaOH=3Na2SO4+3PbOPbSO4H2O+2H2O,过滤洗涤干燥得到3PbOPbSO4H2O,滤液3中含有Na2SO4

(1)步骤用纯碱溶液浸润铅泥,将PbSO4转化为PbCO3,提高铅的利用率,滤液1中的溶质为过量的Na2CO3和反应生成的Na2SO4

(2)步骤酸溶时,可能通过适当升温、适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径来提高酸溶速率;通过以上分析知,该离子反应方程式为3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O;

(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为HNO3 ;根据Ksp(PbSO4)=1.82×10-8=c(Pb2+)×c(SO42-),c(Pb2+)=1.82×10-5mol/L,则此时c(SO42-)=1.00×10-3mol/L;

(4)该沉淀吸附的离子是硫酸根离子,用盐酸酸化的氯化钡检验,其检验方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全;

(5)步骤合成三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH=3Na2SO4+3PbOPbSO4H2O+2H2O,若得到纯净干燥的三盐99.0t,则含有的铅元素质量为99.0t××100%=82.8t,则铅泥中铅元素的质量分数为=51.75%。

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