Question

三盐（3PbO·PbSO₄·H₂O）可用作聚氯乙烯的热稳定剂，200℃以上开始失去结晶水，不溶于水及有机溶剂。以200.0t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图所示。

已知：PbSO₄和PbCO₃的溶解度和溶度积K_sp如下表。

（1）步骤①转化的目的是_______，滤液1中的溶质为Na₂CO₃和_______（填化学式）。

（2）步骤③酸溶时，为提高酸溶速率，可采取的措施是_________（任写一条）。其中铅与硝酸反应生成Pb(NO₃)₂和NO的离子方程式为__________________。

（3）滤液2中可循环利用的溶质的化学式为_______。若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb²⁺)=1.82×10^-5mol/L，则此时c(SO₄^2-)=______mol/L。

（4）步骤⑦洗涤操作时，检验沉淀是否洗涤完全的方法是________________。

（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99.Ot，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________。

Answer

将PbSO4转化为PbCO3，提高铅的利用率 Na2SO4 适当升温（或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案） 3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 1.00×10-3 取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全（或其他合理答案） 4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·H2O+2H2O 51.75%

【解析】向铅泥中加入Na2CO3溶液，PbSO4转化为难溶PbCO3的离子方程式为CO32-+PbSO4=PbCO3+SO42-，然后过滤得到滤液1为Na2SO4溶液，向滤渣中加入硝酸酸溶，PbO、Pb、PbCO3都与硝酸反应生成Pb（NO3）2，Pb与硝酸反应还生成NO，铅与硝酸生成Pb（NO3）2及NO的离子方程式为3Pb+8H++2NO3-=3Pb+2NO↑+4H2O，然后向溶液中加入硫酸，生成bSO4沉淀，过滤，滤液2的主要成分是HNO3，向滤渣中加入NaOH溶液，发生反应4PbSO4+6NaOH=3Na2SO4+3PbO•PbSO4•H2O+2H2O，过滤洗涤干燥得到3PbO•PbSO4•H2O，滤液3中含有Na2SO4；

（1）步骤①用纯碱溶液浸润铅泥，将PbSO4转化为PbCO3，提高铅的利用率，滤液1中的溶质为过量的Na2CO3和反应生成的Na2SO4；

（2）步骤③酸溶时，可能通过适当升温、适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径来提高酸溶速率；通过以上分析知，该离子反应方程式为3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O；

（3）滤液2中可循环利用的溶质的化学式为HNO3 ；根据Ksp（PbSO4）=1.82×10-8=c(Pb2+)×c(SO42-)，c(Pb2+)=1.82×10-5mol/L，则此时c(SO42-)=1.00×10-3mol/L；

（4）该沉淀吸附的离子是硫酸根离子，用盐酸酸化的氯化钡检验，其检验方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全；

（5）步骤⑥合成三盐的化学方程式为4PbSO4+6NaOH=3Na2SO4+3PbO•PbSO4•H2O+2H2O，若得到纯净干燥的三盐99.0t，则含有的铅元素质量为99.0t××100%=82.8t，则铅泥中铅元素的质量分数为=51.75%。

点睛：明确流程图中发生的反应或操作方法是解本题关键，向铅泥中加入Na2CO3溶液，PbSO4转化为难溶PbCO3的离子方程式为CO32-+PbSO4=PbCO3+SO42-，然后过滤得到滤液1为Na2SO4溶液，向滤渣中加入硝酸酸溶，PbO、Pb、PbCO3都与硝酸反应生成Pb（NO3）2，Pb与硝酸反应还生成NO，铅与硝酸生成Pb（NO3）2及NO的离子方程式为3Pb+8H++2NO3-=3Pb+2NO↑+4H2O，然后向溶液中加入硫酸，生成bSO4沉淀，过滤，滤液2的主要成分是HNO3，向滤渣中加入NaOH溶液，发生反应4PbSO4+6NaOH=3Na2SO4+3PbO•PbSO4•H2O+2H2O，过滤洗涤干燥得到3PbO•PbSO4•H2O，滤液3中含有Na2SO4，结合题目分析解答。