1、
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)42-,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_________
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-
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-。
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