题目内容
【题目】三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O)简称“三盐”,白色或微黄色粉末,热稳定性能优良,主要用作聚氯乙烯的热稳定剂。“三盐”是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅,再加氢氧化钠而制得。以100.0吨铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示
已知:(1)Ksp(PbSO4)=1.82×10-8,Ksp(PbCO3)=1.46×10-13;
(2)铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用。
请回答下列问题:
(1)写出步骤①“转化”的化学方程式_________________________________
(2)步骤②“过滤1”后所得滤渣的主要成分为_____________
(3)步骤③“酸溶”,最适合选用的酸为___________,为提高酸溶速率,可采取的措施是____________________________________(任意写出一条)
(4)若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1,则此时c(SO42-)=_________ mol·L-1
(5)从原子利用率的角度分析该流程的优点为____________________________________。
(6)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为____________________________________________。
【答案】PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4 Pb PbO PbCO3 HNO3 适当升温(适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等合理答案均可) 1×10-3 滤液2(HNO3溶液)可以循环利用 4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O
【解析】
(1)由于PbSO4溶解度较大,又不溶于稀酸,而PbCO3溶解度小,能溶于稀酸,为提高原料的利用率,加入碳酸钠将硫酸铅转化为碳酸铅;
(2)经步骤①将硫酸铅转化为碳酸铅后,滤渣的主要成分为Pb PbO PbCO3;
(3)由于铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用,所以用硝酸溶解铅及其化合物,且能生成可溶性铅盐,为提高溶解速率,可适当提高温度,适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等;
(4)根据Ksp(PbSO4)=1.82×10-8,若滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1,则此时c(SO42-)=
;
(5)从原子利用率的角度分析该流程的优点为滤液2(HNO3溶液)可以循环利用,节约原料,降低成本;
(6)根据题目叙述,结合转化关系,则步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O。