Question

9．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）．K_sp （PbCO₃）=1.5×10^-13，K_sp （PbSO₄）=1.8×10^-8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）计算上述反应的平衡常数：K=1.2×10⁵．
（2）加入足量NaHCO₃溶液也可实现该转化，写出离子方程式2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑
（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受热都易分解成PbO．该课题组对固体产物（不考虑PbSO₄）的成分提出如下假设，
假设一：全部为2PbCO₃•Pb（OH）₂；
假设二：全部为PbCO₃；
假设三：2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物
为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究．

实验步骤	实验现象和结论
取一定量样品充分干燥，然后将样品加热分解，将产生的气体依次通过盛有无水硫酸铜的干燥管和盛有澄清石灰水的洗气瓶．	无水硫酸铜变蓝色，澄清石灰水变浑浊 说明样品全部是2PbCO3•Pb（OH）2

①你是否同意该同学的结论，并简述理由不同意．若为假设三，有同样的现象．
②如果不同意，请提出改进意见将气体依次通过足量的浓硫酸和澄清石灰水，并分别测量增重的质量，通过计算确定H元素和C元素的物质的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，则为假设一，若n（c）：n（H）＞1：1，则为假设三．

Answer 1

分析 （1）PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．依据平衡常数概念写出计算式；
（2）HCO₃^-可电离出CO₃^2-，与PbSO₄反应生成PbCO₃；
（3）将样品加热，无水硫酸铜变蓝色，澄清石灰水变浑浊，可说明生成水和二氧化碳，但不能说明样品全部是2PbCO₃•Pb（OH）₂，也可能为2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物，如为2PbCO₃•Pb（OH）₂，则满足n（C）：n（H）=1：1．

解答 解：（1）平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{c（P{b}^{2+}）c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（P{b}^{2+}）c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{1.8×1{0}^{-8}}{1.5×1{0}^{-13}}$=1.2×10⁵，故答案为：1.2×10⁵；
（2）HCO₃^-可电离出CO₃^2-，与PbSO₄反应生成PbCO₃，反应的离子方程式为2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑，故答案为：2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）①将样品加热，无水硫酸铜变蓝色，澄清石灰水变浑浊，可说明生成水和二氧化碳，但不能说明样品全部是2PbCO₃•Pb（OH）₂，也可能为2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物，因2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物分别也可使无水硫酸铜变蓝色，澄清石灰水变浑浊，
故答案为：不同意．若为假设三，有同样的现象；
②如为2PbCO₃•Pb（OH）₂，则满足n（C）：n（H）=1：1，可将气体依次通过足量的浓硫酸和澄清石灰水，并分别测量增重的质量，通过计算确定H元素和C元素的物质的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，则为假设一，若n（c）：n（H）＞1：1，则为假设三，
故答案为：将气体依次通过足量的浓硫酸和澄清石灰水，并分别测量增重的质量，通过计算确定H元素和C元素的物质的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，则为假设一，若n（c）：n（H）＞1：1，则为假设三．

点评 本题以沉淀溶解平衡为切入点考查了平衡移动原理以及分析图象和数据处理能力，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意把握实验设计方案的思路和实验步骤，难度较大．