Question

随着铅蓄电池的广泛应用，使回收利用铅资源成为重要课题．某研究性学习小组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，实验流程如图：

（1）物质X是一种可循环利用的物质，该物质是

 

．
（2）生成三盐基硫酸铅的反应的离子方程式为

 

．
（3）将滤液I和滤液Ⅱ合并后可用来提取一种钠盐副产品（相对分子质量为322），已知副产品带10个结晶水的结晶水合物，则其化学式

 

，由滤液提取该副产品的主要实验步骤依次为

 

、

 

、过滤、洗涤、干燥．
（4）过滤时洗涤沉淀（或固体）的操作方法是

 

．
（5）向铅膏浆液中加入Na₂SO₃溶液的目的是将PbO₂还原为PbO，若实验中所取铅膏浆液质量为47.8g，其中PbO₂的质量分数为15.0%，要将PbO₂还原，至少需要加入

 

mL1.0mol?L^-1 Na₂SO₃溶液．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）本题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；
（2）生成三盐基硫酸铅的反应的离子方程式4PbSO₄+6OH^-=3PbO?PbSO₄?H₂O+3SO₄^2-+2H₂O；
（3）将滤液I和滤液Ⅱ合并后可用来提取一种钠盐副产品（相对分子质量为322），已知副产品带10个结晶水的结晶水合物，判断为硫酸钠晶体；溶液中得到溶质晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥等操作；
（4）依据沉淀洗涤的方法和操作分析，在过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，静置使水自然流下，重复2-3次；
（5）根据Na₂SO₃～2e^-～PbO₂可以确定n（Na₂SO₃）=n（ PbO₂）=

47.8g×15%

239g?mol-1

=0.03mol．

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，
故答案为：硝酸；
（2）硫酸铅在建溶液中反应生成三盐基硫酸铅，反应的离子方程式为4PbSO₄+6OH^-=3PbO?PbSO₄?H₂O+3SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：4PbSO₄+6OH^-=3PbO?PbSO₄?H₂O+3SO₄^2-+2H₂O；
（3）将滤液I和滤液Ⅱ合并后可用来提取一种钠盐副产品（相对分子质量为322），已知副产品带10个结晶水的结晶水合物，判断为硫酸钠晶体，化学式为Na₂SO₄?10H₂O，摩尔质量为322g/mol；溶液中得到溶质晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥等操作，
故答案为：Na₂SO₄?10H₂O；蒸发浓缩；冷却结晶；
（4）沉淀洗涤的方法和操作分析，在过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，静置使水自然流下，重复2-3次，
故答案为：沿玻璃棒向漏斗（过滤器）中的沉淀上加蒸馏水至淹没沉淀，静置使其全部滤出，重复操作2-3次；
（5）向铅膏浆液中加入Na₂SO₃溶液的目的是将PbO₂还原为PbO，若实验中所取铅膏浆液质量为47.8g，其中PbO₂的质量分数为15.0%，要将PbO₂还原，加入的亚硫酸钠依据化学方程式定量关系和电子守恒计算得到；根据电子守恒Na₂SO₃～2e^-～PbO₂可以确定n（Na₂SO₃）=n（ PbO₂）=

47.8g×15%

239g?mol-1

=0.03mol，所以需要亚硫酸钠溶液的体积=

0.03mol

1mol/L

=0.03L=30ml，
故答案为：30．

点评：本题考查了流程分析判断，实验基本操作，反应过程中的电子守恒的计算应用，题目难度中等．