Question

【題目】用廢鉛蓄電池的鉛泥(含PbSO4、PbO和Pb等)制備精細化工產品PbSO4·3PbO·H2O(三鹽)的主要流程如下：

已知：常溫下，Ksp(PbSO4)≈1.0×10-8,Ksp(PbSO4)≈1.0×10-13

回答下列問題：

(1)鉛蓄電池在生活中有廣泛應用，其工作原理是：Pb+PbO+2H2SO42PbSO4＋2H2O。鉛蓄電池在充電時，陽極的電極反應式為__________。若鉛蓄電池放電前，正、負極質量相等，放若電時轉移了lmol電子，則理論上兩電極質量之差為_____________。

(2)將濾液1、濾液3合并，經蒸發濃縮、降溫結晶、過濾等操作，可得到一種結晶水合物(Mr=322)，其化學式為________________。

(3)步驟③酸溶時鉛與硝酸反應生成Pb(NO3)2及NO的離子方程式為________________；濾液2中溶質的主要成分為_____________（寫化學式）。

(4)步驟⑥合成三鹽的化學方程式為______________。

(5)步驟⑦洗滌的操作是________________________________。

(6)在步驟①的轉化中，若硫酸鉛和碳酸鉛在濁液中共存，則=________。

Answer 1

【答案】 PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ 16g Na2SO4·10H2O 3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O HNO3 4PbSO4+6NaOHPbSO4·3PbO·H2O↓+3Na2SO4+2H2O 沿玻璃棒繼續向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后重復操作2～3次 2.0×105

【解析】(1)鉛蓄電池在充電時，陽極上發生氧化反應，電極反應式為PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ ；放電時，正極的電極反應式為PbO2+2e-+ SO42-+4H+PbSO4+2H2O；負極的電極反應式為Pb-2e-+ SO42-PbSO4；若轉移2mol電子，則正極材料凈增質量為m(PbSO4)-m(PbO2)；負極材料凈增質量為m(PbSO4)-m(Pb)，兩極質量之差為m(O2)=32 g。所以，放電時轉移1mol電子，兩極質量之差為16 g；正確答案：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ ； 16g。

(2)濾液Ⅰ和濾液Ⅲ中的主要溶質是Na2SO4，由相對分子質量Mr=322知，析出的結晶水合物為Na2SO4·10H2O；正確答案：Na2SO4·10H2O 。

(3)鉛與硝酸反應類似銅與硝酸反應，鉛與硝酸反應的離子方程式為3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O ；沉鉛涉及的反應為Pb(NO3)2+H2SO4PbSO4↓+2HNO3，所以濾液Ⅱ中的溶質主要是HNO3；正確答案：3Pb+8H++2NO3-=3Pb2++2NO↑+4H2O；HNO3。

(4)硫酸鉛與NaOH溶液加熱反應，合成三鹽的化學方程式為4PbSO4+6NaOH3PbO·PbSO4·H2O↓+3Na2SO4+2H2O；正確答案：4PbSO4+6NaOHPbSO4·3PbO·H2O↓+3Na2SO4+2H2O。

(5) 對沉淀進行洗滌的操作為：沿玻璃棒繼續向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后重復操作2～3次；正確答案：沿玻璃棒繼續向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后重復操作2～3次。

(6)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+ SO42-(aq),K== Ksp(PbSO4)/Ksp(PbCO3)=2×10-8/10-13=2.0×105；正確答案：2.0×105。