Question

三盐(3PbO·PbSO₄·H₂O，相对分子质量为990)可用作聚氯乙烯的热稳定剂，不溶于水。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：K_sp(PbSO₄)＝1.82×10^－8；K_sp(PbCO₃)＝1.46×10^－13。回答下列问题：

(1)加Na₂CO₃溶液转化的目的是__。

(2)酸溶时，不直接使用H₂SO₄溶液的原因可能是__；铅与硝酸在酸溶过程中发生反应的离子方程式为__。

(3)流程中可循环利用的物质是__；洗涤操作时，检验沉淀是否洗涤干净需要的试剂是__。

(4)当沉淀转化达平衡时，滤液l中c()与c()的比值为__。

(5)50～60℃时合成三盐的化学方程式为__；若得到纯净干燥的三盐99.0t，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 生成的PbSO4为难溶物，阻碍反应持续进行 HNO3 盐酸、BaCl2溶液 1.25×105 4PbSO4+6NaOH3PbO•PbSO4•H2O+3Na2SO4+2H2O 51.75%

【解析】

以200.0t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐：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在硝酸的作用下反应：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和硝酸，过滤的滤液为HNO3，可循环利用，向硫酸铅中加入氢氧化钠合成三盐和硫酸钠，4PbSO4+6NaOH3PbO•PbSO4•H2O+3Na2SO4+2H2O，滤液3主要是硫酸钠，洗涤沉淀干燥得到三盐，以此解答该题。

（1）向铅泥中加Na2CO3溶液，由题可知PbCO3的溶解度小于PbSO4的溶解度，Na2CO3(aq)+PbSO4(s)=Na2SO4(aq)+PbCO3(s)，则可将PbSO4转化成PbCO3，提高铅的利用率，故答案为：将PbSO4转化为PbCO3，提高铅的利用率；

（2）因硫酸铅难溶于水，不能加入硫酸酸溶，否则生成的PbSO4为难溶物，阻碍反应持续进行，铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2和NO、H2O的离子方程式为：，故答案为：生成的PbSO4为难溶物，阻碍反应持续进行；；

（3）Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸，HNO3可循环利用，检验沉淀是否洗涤干净的方法是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，则表明已洗涤干净，故答案为：HNO3；盐酸、BaCl2溶液；

（4）当沉淀转化达平衡时，滤液l中与的比值为二者对于铅盐溶度积之比，为，故答案为：1.25×105；

（5）步骤⑥合成三盐的化学方程式为：4PbSO4+6NaOH3PbO•PbSO4•H2O+3Na2SO4+2H2O，若得到纯净干燥的三盐99.0t，则其中铅元素的质量为：，设铅泥中铅元素的质量分数为w，则200.0t铅泥中铅元素为200×w，铅泥中的铅元素有80%转化为三盐，有200×w×80%=82.8，解得x=51.75%，故答案为：4PbSO4+6NaOH3PbO•PbSO4•H2O+3Na2SO4+2H2O；51.75%。