Question

某研究性學(xué)習(xí)小組利用廢舊鉛蓄電池陰、陽(yáng)極填充物------鉛膏（含PbO、PbO₂、PbSO₄）制備電絕緣材料三鹽基硫酸鉛（3PbO?PbSO₄?H₂O），進(jìn)行資源回收研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程如下：

（1）步驟①鉛膏中PbSO₄與Na₂CO₃溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為PbCO₃，說(shuō)明溶解度：PbSO₄

 

（填“＞”或“＜”）PbCO₃．
（2）步驟①中PbO₂轉(zhuǎn)化為PbCO₃的離子方程式是（請(qǐng)配平此離子方程式）：PbO₂+SO₃^2-+CO₃^2-+

 

═PbCO₃↓+SO₄^2-+OH^-．
（3）將步驟①和④的濾液合并，加入

 

PH=7，再經(jīng)過(guò)

 

、冷卻結(jié)晶、

 

、洗滌、干燥，可獲得Na₂SO₄?10H₂O晶體．
（4）若鉛膏的質(zhì)量為78g，步驟①中PbO₂和PbSO₄全部轉(zhuǎn)化為PbCO₃，且PbO未發(fā)生反應(yīng)；步驟②中共收集到5.6LCO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），步驟③中獲得90.9g PbSO₄，則鉛膏中PbO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（假設(shè)流程中原料無(wú)損失）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鉛膏（含PbO、PbO₂、PbSO₄）中加入亞硫酸鈉和碳酸鈉之后，鉛膏中PbSO₄與Na₂CO₃溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為PbCO₃和硫酸鈉溶液，PbO₂轉(zhuǎn)化為PbCO₃，其中的PbO和碳酸鉛被過(guò)濾出來(lái)，向其中加入硝酸，可以得到硝酸鉛溶液，同時(shí)放出二氧化碳?xì)怏w，向硝酸鉛中加入硫酸，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到硫酸鉛和硝酸，向酸性的硫酸鉛溶液中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液過(guò)濾可以得到三鹽基硫酸鉛（3PbO?PbSO₄?H₂O）和硫酸鈉的溶液，硫酸鈉溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可以得到硫酸鈉的晶體．
（1）沉淀是向著更難溶的方向轉(zhuǎn)化；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)的升降結(jié)合電子守恒、電荷守恒以及元素守恒來(lái)計(jì)算；
（3）硫酸鈉溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可以得到硫酸鈉的晶體；
（4）根據(jù)C元素守恒計(jì)算碳酸鉛的物質(zhì)的量，根據(jù)Pb元素守恒，計(jì)算PbO和碳酸鉛的物質(zhì)的量，據(jù)此計(jì)算PbO的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：鉛膏（含PbO、PbO₂、PbSO₄）中加入亞硫酸鈉和碳酸鈉之后，鉛膏中PbSO₄與Na₂CO₃溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為PbCO₃和硫酸鈉溶液，PbO₂轉(zhuǎn)化為PbCO₃，其中的PbO和碳酸鉛被過(guò)濾出來(lái)，向其中加入硝酸，可以得到硝酸鉛溶液，同時(shí)放出二氧化碳?xì)怏w，向硝酸鉛中加入硫酸，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到硫酸鉛和硝酸，向酸性的硫酸鉛溶液中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液過(guò)濾可以得到三鹽基硫酸鉛（3PbO?PbSO₄?H₂O）和硫酸鈉的溶液，硫酸鈉溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可以得到硫酸鈉的晶體．
（1）鉛膏中PbSO₄與Na₂CO₃溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為PbCO₃和硫酸鈉溶液，PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃，說(shuō)明溶解度：PbSO₄的要大于碳酸鉛的，沉淀是向著更難溶的方向轉(zhuǎn)化；
故答案為：＞；
（2）反應(yīng)PbO₂+SO₃^2-+CO₃^2-+？→PbCO₃↓+SO₄^2-+OH^-中，Pb的化合價(jià)降低了2價(jià)，S的化合價(jià)升高了2價(jià)，所以PbO₂、SO₃^2-、PbCO₃、SO₄^2-的系數(shù)都是1，根據(jù)碳元素守恒，CO₃^2-，的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，OH^-的系數(shù)是2，根據(jù)H元素守恒，反應(yīng)物中應(yīng)該添加H₂O，即PbO₂+SO₃^2-+CO₃^2-+H₂O=PbCO₃↓+SO₄^2-+2OH^-，
故答案為：1，1，1，1，H₂O，1，1，2；
（3）將步驟①和④的濾液即硫酸鈉溶液合并，其中還會(huì)含有過(guò)量的氫氧化鈉，所以顯示堿性，應(yīng)該加硫酸調(diào)節(jié)pH到中性，不能引進(jìn)雜質(zhì)離子，可以選擇硫酸，硫酸鈉溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥可以得到硫酸鈉的晶體．
故答案為：H₂SO₄；蒸發(fā)濃縮；過(guò)濾；
（4）PbO和碳酸鉛中加入硝酸，可以得到硝酸鉛溶液，同時(shí)放出二氧化碳?xì)怏w，步驟②中共收集到5.6L即0.25molCO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），根據(jù)碳元素守恒，
所以含有碳酸鉛是0.25mol，步驟③中獲得90.9g即0.3molPbSO₄，根據(jù)Pb守恒，這些Pb都來(lái)自PbO和碳酸鉛，所以PbO的物質(zhì)的量是0.3mol-0.25mol=0.05mol，PbO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.05mol×223g/mol

78g

×100%=14.3%．
故答案為：14.3%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及混合物的分離和提純、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，能從整體上分析、把握制取原理，知道亞硫酸鹽和二氧化鉛能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，題目難度中等．