Question

9．工業(yè)上從廢鉛酸電池的鉛膏回收鉛的過(guò)程中，可用碳酸鹽溶液與鉛膏（主要成分為PbSO₄）發(fā)生反應(yīng)：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．K_sp （PbCO₃）=1.5×10^-13，K_sp （PbSO₄）=1.8×10^-8某課題組用PbSO₄為原料模擬該過(guò)程，探究上述反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件及固體產(chǎn)物的成分．
（1）計(jì)算上述反應(yīng)的平衡常數(shù)：K=1.2×10⁵．
（2）加入足量NaHCO₃溶液也可實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)化，寫(xiě)出離子方程式2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑
（3）查閱文獻(xiàn)：上述反應(yīng)還可能生成堿式碳酸鉛[2PbCO₃•Pb（OH）₂]，它和PbCO₃受熱都易分解成PbO．該課題組對(duì)固體產(chǎn)物（不考慮PbSO₄）的成分提出如下假設(shè)，
假設(shè)一：全部為2PbCO₃•Pb（OH）₂；
假設(shè)二：全部為PbCO₃；
假設(shè)三：2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物
為驗(yàn)證假設(shè)一是否成立，課題組進(jìn)行如下研究．

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
取一定量樣品充分干燥，然后將樣品加熱分解，將產(chǎn)生的氣體依次通過(guò)盛有無(wú)水硫酸銅的干燥管和盛有澄清石灰水的洗氣瓶．	無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，澄清石灰水變渾濁 說(shuō)明樣品全部是2PbCO3•Pb（OH）2

①你是否同意該同學(xué)的結(jié)論，并簡(jiǎn)述理由不同意．若為假設(shè)三，有同樣的現(xiàn)象．
②如果不同意，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)意見(jiàn)將氣體依次通過(guò)足量的濃硫酸和澄清石灰水，并分別測(cè)量增重的質(zhì)量，通過(guò)計(jì)算確定H元素和C元素的物質(zhì)的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，則為假設(shè)一，若n（c）：n（H）＞1：1，則為假設(shè)三．

Answer 1

分析 （1）PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．依據(jù)平衡常數(shù)概念寫(xiě)出計(jì)算式；
（2）HCO₃^-可電離出CO₃^2-，與PbSO₄反應(yīng)生成PbCO₃；
（3）將樣品加熱，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，澄清石灰水變渾濁，可說(shuō)明生成水和二氧化碳，但不能說(shuō)明樣品全部是2PbCO₃•Pb（OH）₂，也可能為2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物，如為2PbCO₃•Pb（OH）₂，則滿足n（C）：n（H）=1：1．

解答 解：（1）平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{c（P^{2+}）c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（P^{2+}）c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{1.8×1{0}^{-8}}{1.5×1{0}^{-13}}$=1.2×10⁵，故答案為：1.2×10⁵；
（2）HCO₃^-可電離出CO₃^2-，與PbSO₄反應(yīng)生成PbCO₃，反應(yīng)的離子方程式為2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑，故答案為：2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）①將樣品加熱，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，澄清石灰水變渾濁，可說(shuō)明生成水和二氧化碳，但不能說(shuō)明樣品全部是2PbCO₃•Pb（OH）₂，也可能為2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物，因2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物分別也可使無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，澄清石灰水變渾濁，
故答案為：不同意．若為假設(shè)三，有同樣的現(xiàn)象；
②如為2PbCO₃•Pb（OH）₂，則滿足n（C）：n（H）=1：1，可將氣體依次通過(guò)足量的濃硫酸和澄清石灰水，并分別測(cè)量增重的質(zhì)量，通過(guò)計(jì)算確定H元素和C元素的物質(zhì)的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，則為假設(shè)一，若n（c）：n（H）＞1：1，則為假設(shè)三，
故答案為：將氣體依次通過(guò)足量的濃硫酸和澄清石灰水，并分別測(cè)量增重的質(zhì)量，通過(guò)計(jì)算確定H元素和C元素的物質(zhì)的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，則為假設(shè)一，若n（c）：n（H）＞1：1，則為假設(shè)三．

點(diǎn)評(píng) 本題以沉淀溶解平衡為切入點(diǎn)考查了平衡移動(dòng)原理以及分析圖象和數(shù)據(jù)處理能力，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，注意把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的思路和實(shí)驗(yàn)步驟，難度較大．