三盐基硫*铅(3PbO·PbSO4·H2O)简称三盐,白*或微黄*粉末,稍带甜味、有毒。200℃以上开始失去结...
问题详情:
三盐基硫*铅(3PbO·PbSO4·H2O)简称三盐,白*或微黄*粉末,稍带甜味、有毒。200℃以上开始失去结晶水,不溶于水及有机溶剂。可用作聚*乙烯的热稳定剂。以100.0t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下图所示。
已知:Ksp(PbSO4)=1.82×10-8,Ksp(PbCO3)=1.46×10-13。请回答下列问题:
(1)步骤①转化的目的是___________,反应的离子方程式为___________。
(2)滤液3中的主要溶质为___________(填化学式)。
(3)步骤③*溶时,为提高*溶速率,可釆取的措施是___________(任写一条)。其中铅与**反应生成Pb(NO3)2和NO的离子方程式为___________。
(4)滤液2中可循环利用的溶质为___________(填化学式)。若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1,则此时c(SO42-)为___________mol·L-1
(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49.5t,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___________(保留小数点后二位数)。[已知:三盐(3PbO·PbSO4·H2O)的相对分子质置为990]
【回答】
将PbSO4转化为PbCO3 CO32-+ PbSO4= SO42-+PbCO3 Na2SO4 适当升温(或适当增大**浓度) 3Pb+8H++2NO3- = 3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 1.0×10-3 4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O; 51.75%
【分析】
以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐,由流程可知,向铅泥中加Na2CO3溶液是将PbSO4转化成PbCO3,Na2CO3(aq)+PbSO4(s)=Na2SO4(aq)+PbCO3(s),所以滤液Ⅰ的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3,Pb、PbO和PbCO3在**的作用下反应:3Pb+8HNO3=Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O、PbCO3+2HNO3=Pb(NO3)2+CO2↑+H2O、PbO+2HNO3=Pb(NO3)2+2H2O,均转化成Pb(NO3)2,Pb(NO3)2中加稀H2SO4转化成PbSO4和**,过滤的滤液为HNO3,可循环利用,向硫*铅中加入*氧化*合成三盐和硫**,发生4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O,据此解答。
【详解】
(1)步骤①铅泥在碳**溶液中转化生成硫**和碳*铅,其目的是将PbSO4化为PbCO3发生沉淀的转化,以便提高铅的利用率,其离子方程式为:CO32-+ PbSO4= SO42-+PbCO3
故*为将PbSO4转化为PbCO3;CO32-+ PbSO4= SO42-+PbCO3;
(2)滤液1中的溶质为Na2CO3和Na2SO4,
故*为Na2SO4;
(3)影响化学反应速率的外界因素有温度、浓度、压强、催化剂、反应物的接触面积等,根据化工生产实际情况,步骤③*溶时,为提高*溶速率,可采取的措施是适当升温(或适当增大**浓度);铅与**反应生成Pb(NO3)2、水和NO,其反应离子方程式为:3Pb + 8H++2NO3- =3Pb2+ +2NO↑+4H2O,
故*为适当升温(或适当增大**浓度);3Pb + 8H++2NO3- =3Pb2+ +2NO↑+4H2O;
(4)*溶时生成**铅,**铅在沉铅时与硫*发生复分解反应生成硫*铅和**,则滤液2中可循环利用的溶质为HNO3,若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb2+)=1.82×l0-5mol·L-1,则此时根据Ksp(PbSO4)=c(Pb2+)c(SO42-)可知, c(SO42-)==1.0×10-3mol·L-1,
故*为HNO3;1.0×10-3mol·L-1;
(5)步骤⑥在50-60℃条件下硫*铅与*氧化*合成三盐的化学方程式为:4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O;假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,若得到纯净干燥的三盐49.5t,则铅泥中铅元素的质量分数为:×,
故*为4PbSO4 +6NaOH 3Na2SO4+3PbO • PbSO4 • H2O + 2H2O;51.75%。
【点睛】
本题考查物质的制备实验的知识。把握物质的*质、流程中发生的反应、制备原理、混合物分离提纯、实验技能为解答的关键,注意元素化合物知识和相关信息的应用,题目难度不大。
知识点:氧化还原反应方程式的配平
题型:综合题
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