【題目】三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O,其相對(duì)分子質(zhì)量為990)簡(jiǎn)稱“三鹽”,不溶于水及有機(jī)溶劑。主要適用于不透明的聚氯乙烯硬質(zhì)管、注射成型制品,也可用于人造革等軟質(zhì)制品。以鉛泥 (主要成分為PbO、Pb及PbSO4等)為原料制備三鹽的工藝流程如下圖所示。

已知:KSP(PbSO4)=1.82×10-8,KSP(PbCO3)=1.46×10-13請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)寫出步驟①“轉(zhuǎn)化”的離子方程式__________________。

(2)根據(jù)右圖溶解度曲線(g/100g水),由濾液I得到Na2SO4固體的操作為:將“濾液1”、_________、_________、用乙醇洗滌后干燥。

(3)步驟③“酸溶”,為提高酸溶速率,可采取的措施是________________(任意寫出一條)

(4)“濾液2”中可循環(huán)利用的溶質(zhì)為_______(填化學(xué)式)。若步驟④“沉鉛”后的濾液中c(Pb2+)=1.82×10-5 mol·L-1,則此時(shí)c(SO42-)=________mol·L-1

(5)步驟⑥“合成”三鹽的化學(xué)方程式為____________________。

(6)若消耗100.0t鉛泥,最終得到純凈干燥的三鹽49.5t,假設(shè)鉛泥中的鉛元素有75%轉(zhuǎn)化為三鹽,則鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________。

【答案】PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42- 升溫結(jié)晶 趁熱過(guò)濾 適當(dāng)升溫(適當(dāng)增加硝酸濃度,或?qū)V渣粉粹增大表面積等) HNO3 1×10-3 4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O +3Na2SO4+2H2O 55.20%

【解析】

1)由于KSP(PbSO4)=1.82×10-8KSP(PbCO3)=1.46×10-13,所以步驟①加入碳酸鈉溶液,把硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛;

2)將“濾液1”升溫結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、用乙醇洗滌后干燥得到Na2SO4固體;

3)為提高酸溶速率,可適當(dāng)升溫,或適當(dāng)增加硝酸濃度,或?qū)V渣粉粹增大表面積等;

4PbPbOPbCO3在硝酸的作用下轉(zhuǎn)化成PbNO32PbNO32中加稀H2SO4轉(zhuǎn)化成PbSO4和硝酸,HNO3可循環(huán)利用,根據(jù)KSP(PbSO4)=1.82×10-8,若濾液中cPb2+=1.82×10-5mol/L,則溶液中的c(SO42-)= KSP(PbSO4)/cPb2+=1.82×10-8/1.82×10-5=1×10-3mol/L;

5)“合成”三鹽的化學(xué)方程式為4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O

6)根據(jù)鉛元素守恒計(jì)算鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1)由于KSP(PbSO4)=1.82×10-8KSP(PbCO3)=1.46×10-13,所以步驟①加入碳酸鈉溶液,把硫酸鉛轉(zhuǎn)化為碳酸鉛,以提高原料的利用率,反應(yīng)的化學(xué)方程式為PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4,離子方程式為:PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42-,

故答案為:PbSO4+CO32-=PbCO3+SO42-。

2)濾液Ⅰ的溶質(zhì)主要是Na2SO4和過(guò)量的Na2CO3,將“濾液1”升溫結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、用乙醇洗滌后干燥得到Na2SO4固體,

故答案為:升溫結(jié)晶、趁熱過(guò)濾。

3)為提高酸溶速率,可適當(dāng)升溫,或適當(dāng)增加硝酸濃度,或?qū)V渣粉粹增大表面積等,

故答案為:適當(dāng)升溫(適當(dāng)增加硝酸濃度,或?qū)V渣粉粹增大表面積等)。

4Pb、PbOPbCO3在硝酸的作用下轉(zhuǎn)化成PbNO32PbNO32中加稀H2SO4轉(zhuǎn)化成PbSO4和硝酸,HNO3可循環(huán)利用,根據(jù)KSP(PbSO4)=1.82×10-8,若濾液中cPb2+=1.82×10-5mol/L,則溶液中的c(SO42-)= KSP(PbSO4)/cPb2+=1.82×10-8/1.82×10-5=1×10-3mol/L,

故答案為:HNO3,1×10-3。

5)根據(jù)題目敘述,結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系,則步驟⑥“合成”三鹽的化學(xué)方程式為4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O,

故答案為:4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O +3Na2SO4+2H2O

6)設(shè)鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x,根據(jù)鉛元素守恒可得:

100.0×106g×x×75%/207g/mol=49.5×106g/990g/mol×4,解得x=0.5520,所以鉛泥中鉛元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.20%,故答案為:55.20%。

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2)操作③用到的主要玻璃儀器____

3)提取碘的過(guò)程中,可加入的有機(jī)溶劑是___,用力振蕩、靜置后,上層呈___色,下層呈____色。

4)寫出②的離子方程式_____。

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(3)反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為(有機(jī)物寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,并注明反應(yīng)條件):______。

(4)工業(yè)生產(chǎn)中,中間產(chǎn)物A須經(jīng)反應(yīng)③④⑤得D,而不采取將A直接轉(zhuǎn)化為D的方法,其原因是______。

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