Question

【題目】三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O，相對分子質量為990)簡稱三鹽，白色或微黃色粉末，稍帶甜味、有毒。200℃以上開始失去結晶水，不溶于水及有機溶劑。可用制備聚氯乙烯的熱穩定劑。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。

請回答下列問題：

(1)步驟①轉化的目的是____________，濾液1中的溶質為Na2CO3和_________(填化學式)；當沉淀轉化達平衡時，濾液l中c(SO42-)與c(CO32-)的比值為___________；

(2)步驟③酸溶時，為提高酸溶速率，可采取的措施是___________________________(任寫兩條)，其中鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2和NO的離子方程式為______________________________；

(3)濾液2中可循環利用的溶質為________________(填化學式)；

(4)步驟⑥合成三鹽的化學方程式為_______________________________________；

(5)簡述步驟⑦洗滌沉淀的方法____________________________________________。

Answer 1

【答案】將PbSO4轉化為PbCO3，提高鉛的利用率 Na2SO4 1.25×105 適當升溫(或適當增大硝酸濃度或減小程度顆粒直徑等) 3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 4PbSO4+6NaOH3PbO PbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O 用玻璃棒引流，向過濾器中加蒸餾水直至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復2-3次。

【解析】

以鉛泥(主要成分為PbO、Pb及PbSO4等)為原料制備三鹽，由流程可知，向鉛泥中加Na2CO3溶液是將PbSO4轉化成PbCO3，Na2CO3(aq)+PbSO4(s)=Na2SO4(aq)+PbCO3(s)，所以濾液Ⅰ的溶質主要是Na2SO4和過量的Na2CO3，Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下反應：3Pb+8HNO3=Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O、PbCO3+2HNO3=Pb(NO3)2+CO2↑+H2O、PbO+2HNO3=Pb(NO3)2+2H2O，均轉化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加稀H2SO4轉化成PbSO4和硝酸，過濾的濾液為HNO3，可循環利用，向硫酸鉛中加入氫氧化鈉合成三鹽和硫酸鈉，發生4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O，濾液3主要是硫酸鈉，洗滌沉淀干燥得到三鹽，據此解答。

（1）步驟①向鉛泥中加Na2CO3溶液，由已知數據可知PbCO3的溶解度小于PbSO4的溶解度，Na2CO3(aq)+PbSO4(s)=Na2SO4(aq)+PbCO3，則可將PbSO4轉化成PbCO3，所以濾液Ⅰ的溶質主要是Na2SO4和過量的Na2CO3，當沉淀轉化達平衡時，濾液l中c(SO42-)與c(CO32-)的比值為=1.2×105；

(2)酸溶時，為提高酸溶速率，可采取的措施是適當升溫(或適當增大硝酸濃度或減小沉淀粒徑等)；鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2和NO的離子方程式為3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O；

(3)Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下轉化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加稀H2SO4轉化成PbSO4和硝酸，HNO3可循環利用；

(4)步驟⑥合成三鹽的化學方程式為：4PbSO4+6NaOH3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O；

(5)洗滌沉淀的方法為：用玻璃棒引流，向過濾器中加蒸餾水直至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復2-3次。