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10.回收铅蓄电池的电极填充物(铅膏,主要含PbO、PbO2、PbSO4),可制备热稳定剂三盐基硫酸铅(组成可表示为3PbO•PbSO4•H2O),其实验流程如下:

(1)物质X可以循环利用,该物质是HNO3溶液.最后一次过滤之后需要洗涤,检验三盐基硫酸铅是否洗净的方法是取少量溶液,加入足量稀盐酸,再加氯化钡溶液,观察是否产生白色沉淀.
(2)从滤液A可提取出一种含结晶水的钠盐副产品.若检验该晶体中结晶水的含量,所需的硅酸盐材质仪器有坩埚、酒精灯、泥三角、玻璃棒、石棉网、干燥器等.
(3)流程中不直接利用H2SO4溶液与PbO、PbCO3反应制取PbSO4,原因可能是PbSO4不溶于水,覆盖在固体表面阻碍反应的进一步发生.
(4)生成三盐基硫酸铅的离子反应方程式为4PbSO4+6OH-=3PbO•PbSO4•H2O+3SO42-+2H2O.
(5)向铅膏浆液中加入Na2SO4溶液的目的是将其中的PbO2还原为PbO.若实验中所取铅膏的质量为47.8g,其中PbO2的质量分数为15.0%,则要将PbO2全部还原,至少需加30mL 1.0mol•L-lNa2SO3溶液.

分析 (1)利用废旧铅蓄电池阴、阳极填充物(铅膏)制备塑料加工热稳定剂三盐基硫酸铅实验流程.向铅膏浆液中加入Na2SO3溶液的目的是将PbO2还原PbO,Na2SO3+PbO2=PbO+Na2SO4,加Na2CO3溶液是将PbSO4转化成PbCO3,所以滤液Ⅰ主要是Na2SO4溶液.PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3).Pb(NO3)中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸,因此X为HNO3,可循环利用;如果变质说明变成硫酸钡,可以通过检验是否生成硫酸根离子;
(2)测量晶体中结晶水的含量,实验步骤为:①研磨 ②称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量 ③加热 ④冷却 ⑤称量 ⑥重复③至⑤的操作,直到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止 ⑦根据实验数据计算晶体中结晶水的含量,所以所需的硅酸盐材质仪器有玻璃棒、石棉网、干燥器、坩埚、酒精灯、泥三角;
(3)生成的硫酸铅难溶于水,覆盖在固体PbO、PbCO3的表面,阻碍反应的进一步发生;
(4)从流程看,硫酸铅和氢氧化钠反应生成三盐基硫酸铅和硫酸钠,据此写出方程式;
(5)根据铅膏的质量及氧化铅的质量分数可计算出氧化铅的物质的量,根据亚硫酸钠和氧化铅反应关系可计算需要亚硫酸钠的体积.

解答 解:(1)分析流程可知,PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3).Pb(NO3)中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸,因此X为HNO3,可循环利用,检验硫酸根离子的方法为:取少量晶体溶于蒸馏水,然后用盐酸酸化,再滴BaCl2溶液,若出现白色沉淀,即证明该晶体中含有SO42-
故答案为:HNO3溶液;取少量溶液,加入足量稀盐酸,再加氯化钡溶液,观察是否产生白色沉淀;
(2)测量晶体中结晶水的含量,实验步骤为:①研磨 ②称量空坩埚和装有试样的坩埚的质量 ③加热 ④冷却 ⑤称量 ⑥重复③至⑤的操作,直到连续两次称量的质量差不超过0.1g为止 ⑦根据实验数据计算晶体中结晶水的含量,所以所需的硅酸盐材质仪器有玻璃棒、石棉网、干燥器、坩埚、酒精灯、泥三角,
故答案为:坩埚;酒精灯;泥三角;
(3)生成的硫酸铅难溶于水,覆盖在固体PbO、PbCO3的表面,阻碍反应的进一步发生,故答案为:PbSO4不溶于水,覆盖在固体表面阻碍反应的进一步发生;
(4)从流程看,硫酸铅和氢氧化钠反应生成三盐基硫酸铅和硫酸钠,反应方程式为:4PbSO4+6NaOH=3PbO•PbSO4•H2O+3Na2SO4+2H2O,离子方程式为:
4PbSO4+6OH-=3PbO•PbSO4•H2O+3SO42-+2H2O,故答案为:4PbSO4+6OH-=3PbO•PbSO4•H2O+3SO42-+2H2O;
(5)氧化铅的物质的量为:$\frac{47.8g×15%}{239g/mol}$=0.03mol,
PbO2 ~Na2SO3
1mol 1mol
0.03mol n
n=0.03mol,V=$\frac{0.03mol}{1.0mol/L}$=0.03L=30mL,
故答案为:30.

点评 本题考查了实验方案的设计,侧重于物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难度中等,要分析流程,从流程中所给信息结合题目设问解题.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

20.某金属与足量稀硝酸充分反应,无气体放出,再向该溶液中加入过量NaOH溶液,加热,收集到标况下气体0.224升,整个过程转移电子的物质的量为0.08mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.常温时,下列事实一定能证明HA是弱酸的是(  )
A.用HA溶液做导电实验,灯泡很暗
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C.pH=2的HA溶液稀释至100倍,pH小于4
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区.其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一.
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2(g)+N2(g).在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图1所示.

据此判断:
①该反应的△H<0(填“>”、“<”).
②在B温度下,0~2s内的平均反应速率v(N2)=0.025mol/L.s.
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率.若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线.
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图如图2正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是bd (填代号).
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题.
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染.
例如:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol
2NO2(g)?N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810.1KJ/mol.
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的.图3是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图.催化剂b表面发生的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH.
③常温下,0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10,则HCOOH的电离常数Ka=10-7

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.下列有关叙述正确的是(  )
A.Na2O•SiO2是一种简单的硅酸盐,可溶于水
B.严重影响我国北方的霾尘,其颗粒物是种胶体
C.盐酸、NaCl溶液是实验室常见的电解质
D.酸性氧化物均能与水反应生成对应的酸,如CO2、SO3

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

15.下列各项叙述中一定能说明元素X的非金属性比元素Y的非金属性强的是(  )
A.X原子在反应中得到的电子数比Y原子在反应中得到的电子数少
B.气态氢化物 Y比X稳定
C.X的最高正价比Y的最高正价高
D.X单质能与Y的氢化物反应生成Y单质

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列表述中,合理的是(  )
A.准确量取20.00mL高锰酸钾溶液,可选用25 mL碱式滴定管
B.将水加热,Kw增大,pH不变
C.用惰性电极电解1 L浓度均为2 mol/L的AgNO3与Cu(NO32的混合溶液,当有0.2 mol电子转移时,阴极析出6.4g金属
D.CuSO4  的水溶液经加热浓缩、蒸干灼烧后能得到CuSO4固体

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.以溴苯(p=1.5/cm3)为原料经以下反应原理可获得重要的有机合成中间体2-苯基-2-丁醇(p=1.0g/cm3

【实验装置】:


【实验步骤】:
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步骤3:分出油层,用水洗涤至中性,加适量无水CaCl2
步骤4:用装置Ⅱ先蒸出乙醛,再蒸馏得到36.0mL产品
(1)仪器a的名称是三颈烧瓶.
(2)步骤Ⅰ中加入碘的作用是催化剂;步骤3中加入适量无水CaCl2的作用是干燥作用
(3)装置中滴加液体用恒压漏斗替代普通分液漏斗的优点是便于液体滴加,反应②需将三颈烧瓶置于冰水中,且逐滴加入丁酮和乙醛,其目的是该反应放热,防止反应过于剧烈.
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(6)本次所得产品的产率是57.3%(保留小数点后一位小数)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.W、X、Y和Z是常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如图所示.己知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X和Ne的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的原子半径在同周期主族元素中最小.
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(2)用电子式表示X和Z形成的化合物
(3)Y与W形成的化合物与X的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O.
(4)X与W形成的原子个数比为1:1的化合物中含有的化学键类型有AC(填序号).
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(5)W与周期表中半径最小的原子按原子个数1:1组成的常见液态化合物的稀溶液易被催化分解,来加快产生常见的某气体;可使用的催化剂为MnO2(填化学式)和FeCl3

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