Question

15．回收鉛蓄電池的電極填充物（鉛膏，主要含PbO、PbO₂、PbSO₄），可制備熱穩(wěn)定劑三鹽基硫酸鉛（組成可表示為3PbO•PbSO₄•H₂O），其實(shí)驗(yàn)流程如圖：

（1）物質(zhì)X可以循環(huán)利用，該物質(zhì)是硝酸．檢驗(yàn)流程中使用的Na₂SO₃溶液是否變質(zhì)的方法是取少量溶液，加入足量稀鹽酸，再加氯化鋇溶液，觀察是否產(chǎn)生白色沉淀．
（2）從濾液A可提取出一種含結(jié)晶水的鈉鹽副產(chǎn)品．若檢驗(yàn)該晶體中結(jié)晶水的含量，所需的硅酸鹽材質(zhì)儀器有坩堝、酒精燈、泥三角、玻璃棒、石棉網(wǎng)、干燥器等．
（3）流程中不直接利用H₂SO₄溶液與PbO、PbCO₃反應(yīng)制取PbSO₄，原因可能是PbSO₄不溶于水，覆蓋在固體表面阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生．
（4）生成三鹽基硫酸鉛的離子反應(yīng)方程式為4PbSO₄+6OH^-=3PbO•PbSO₄•H₂O+3SO₄^2-+2H₂O．
（5）向鉛膏漿液中加入Na₂SO₃溶液的目的是將其中的PbO₂還原為PbO．若實(shí)驗(yàn)中所取鉛膏的質(zhì)量為47.8g，其中PbO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.0%，則要將PbO₂全部還原，至少需加30mL 1.0mol•L^-1 Na₂SO₃溶液．

Answer 1

分析 （1）利用廢舊鉛蓄電池陰、陽極填充物（鉛膏）制備塑料加工熱穩(wěn)定劑三鹽基硫酸鉛實(shí)驗(yàn)流程．向鉛膏漿液中加入Na₂SO₃溶液的目的是將PbO₂還原PbO，Na₂SO₃+PbO₂=PbO+Na₂SO₄，加Na₂CO₃溶液是將PbSO₄轉(zhuǎn)化成PbCO₃，所以濾液Ⅰ主要是Na₂SO₄溶液．PbO和PbCO₃在硝酸的作用下轉(zhuǎn)化成Pb（NO₃）．Pb（NO₃）中加稀H₂SO₄轉(zhuǎn)化成PbSO₄和硝酸，因此X為HNO₃，可循環(huán)利用；如果變質(zhì)說明變成硫酸鋇，可以通過檢驗(yàn)是否生成硫酸根離子；
（2）測(cè)量晶體中結(jié)晶水的含量，實(shí)驗(yàn)步驟為：①研磨  ②稱量空坩堝和裝有試樣的坩堝的質(zhì)量  ③加熱  ④冷卻  ⑤稱量  ⑥重復(fù)③至⑤的操作，直到連續(xù)兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.1g為止  ⑦根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算晶體中結(jié)晶水的含量，所以所需的硅酸鹽材質(zhì)儀器有玻璃棒、石棉網(wǎng)、干燥器、坩堝、酒精燈、泥三角；
（3）生成的硫酸鉛難溶于水，覆蓋在固體PbO、PbCO₃的表面，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生；
（4）從流程看，硫酸鉛和氫氧化鈉反應(yīng)生成三鹽基硫酸鉛和硫酸鈉，據(jù)此寫出方程式；
（5）根據(jù)鉛膏的質(zhì)量及氧化鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可計(jì)算出氧化鉛的物質(zhì)的量，根據(jù)亞硫酸鈉和氧化鉛反應(yīng)關(guān)系可計(jì)算需要亞硫酸鈉的體積．

解答 解：（1）分析流程可知，PbO和PbCO₃在硝酸的作用下轉(zhuǎn)化成Pb（NO₃）．Pb（NO₃）中加稀H₂SO₄轉(zhuǎn)化成PbSO₄和硝酸，因此X為HNO₃，可循環(huán)利用，檢驗(yàn)硫酸根離子的方法為：取少量晶體溶于蒸餾水，然后用鹽酸酸化，再滴BaCl₂溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，即證明該晶體中含有SO₄^2-，
故答案為：硝酸；取少量溶液，加入足量稀鹽酸，再加氯化鋇溶液，觀察是否產(chǎn)生白色沉淀；
（2）測(cè)量晶體中結(jié)晶水的含量，實(shí)驗(yàn)步驟為：①研磨  ②稱量空坩堝和裝有試樣的坩堝的質(zhì)量  ③加熱  ④冷卻  ⑤稱量  ⑥重復(fù)③至⑤的操作，直到連續(xù)兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.1g為止  ⑦根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算晶體中結(jié)晶水的含量，所以所需的硅酸鹽材質(zhì)儀器有玻璃棒、石棉網(wǎng)、干燥器、坩堝、酒精燈、泥三角，
故答案為：坩堝；酒精燈；泥三角；
（3）生成的硫酸鉛難溶于水，覆蓋在固體PbO、PbCO₃的表面，阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生，故答案為：PbSO₄不溶于水，覆蓋在固體表面阻礙反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生；
（4）從流程看，硫酸鉛和氫氧化鈉反應(yīng)生成三鹽基硫酸鉛和硫酸鈉，反應(yīng)方程式為：4PbSO₄+6NaOH=3PbO•PbSO₄•H₂O+3Na₂SO₄+2H₂O，離子方程式為：
4PbSO₄+6OH^-=3PbO•PbSO₄•H₂O+3SO₄^2-+2H₂O，故答案為：4PbSO₄+6OH^-=3PbO•PbSO₄•H₂O+3SO₄^2-+2H₂O；
（5）氧化鉛的物質(zhì)的量為：$\frac{47.8g×15%}{239g/mol}$=0.03mol，
   PbO₂ ～Na₂SO₃
   1mol     1mol
   0.03mol   n
n=0.03mol，V=$\frac{0.03mol}{1.0mol/L}$=0.03L=30mL，
故答案為：30．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，中等難度．要分析流程，從流程中所給信息結(jié)合題目設(shè)問解題．