Question

铅及其化合物用途广泛，三盐基硫酸铅（3PbO·PbSO₄·H₂O，摩尔质量=990 g/mol）简称三盐。以铅泥（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： 。

请回答下列问题：

(1)步骤①中涉及的主要反应的平衡常数K=____（列出计算式即可）。步骤②中滤渣的主要成分是____。

(2)步骤③酸溶时，为提高酸溶速率，可采取的措施是____（任答一条）。

(3)步骤⑥合成三盐的化学方程式为____。现用100 t铅泥可制得纯净干燥的三盐49.5 t，若铅元素的利用率为75%，则铅泥中铅元素的质量分数为___ %。简述步骤⑦检验沉淀洗涤完全的方法___ 。

(4)已知水中铅的存在形态主要有Pb²⁺、Pb(OH)⁺、Pb(OH)₂、Pb(OH)₃^-、Pb(OH)₄^2-，其中Pb(OH)₂是沉淀，各形态铅的物质的量的分数α随溶液pH变化的关系如图所示，除去污水中的铅，最好控制溶液的pH在____左右，当溶液的pH由13转化为14时发生反应的离子方程式是：________________

(5)将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na₂PbCl₄的电解液，进一步电解Na₂PbCl₄生成Pb，如图所示。阴极电极反应式是_________

Answer

Pb、PbO、PbCO3 适当升温 4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+ H2O 55.2 取少量最后一次洗涤液，滴加氯化钡溶液，若没有沉淀则说明洗涤完全。 10 Pb(OH)3-+OH-=Pb(OH)42- PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-

【解析】

步骤①发生中发生PbSO4＋CO32－PbCO3＋SO42－，将PbSO4转化成PbCO3，过滤，得到滤渣为PbO、Pb、PbCO3，在滤渣加入硝酸，PbO、Pb、PbCO3与硝酸发生反应生成Pb(NO3)2，然后加硫酸发生Pb(NO3)2＋H2SO4=PbSO4↓＋2HNO3，HNO3再转移到酸溶中，过滤后，向沉淀中加入NaOH溶液加热，得到三盐；

(1)PbSO4的Ksp大于PbCO3的Ksp，因此步骤“转化”中发生PbSO4＋CO32－PbCO3＋SO42－，平衡常数的表达式为Ksp==；PbO、Pb不与Na2CO3发生反应，步骤②中滤渣的主要成分为PbO、Pb、PbCO3；

(2)提高酸溶的速率，可以采取适当升温、适当增大硝酸浓度、搅拌、粉碎固体等；

(3)“沉铅”将Pb2＋转化成PbSO4，“合成”步骤中的反应物是PbSO4、NaOH，其反应方程式为PbSO4＋NaOH→3PbO·PbSO4·H2O＋Na2SO4+H2O，该反应属于非氧化还原反应，采用原子守恒进行配平，4PbSO4+6NaOH3Na2SO4+3PbO·PbSO4·H2O+ H2O；令铅泥中铅元素的质量分数为a%，根据题意得出：，解得a=55.2；根据“合成”的反应方程式，三盐表面沾有Na2SO4，检验沉淀洗涤完全，需要检验SO42－不存在，操作是取最后一次洗涤液，滴加BaCl2溶液，若没有沉淀则说明洗涤完全；

(4)除去污水中的铅，铅元素需要以Pb(OH)2形式沉淀出来，根据图像pH控制在10左右；根据图像pH由13→14，Pb(OH)3－→Pb(OH)42－，发生反应的离子方程式为Pb(OH)3－+OH－=Pb(OH)42－；

(4)根据装置图，PbCl42－在阴极区参与反应，其电极反应式为PbCl42－＋2e－=Pb＋4Cl－。