Question

12．Pb为第IVA 元素，常见的化合价为+2和+4，其单质和化合物都有着广泛的用途，如制铅蓄电池，化工耐酸设备及防X射线材料等，请回答下列问题．
（1）PbO₂具有强氧化性，在加热时可与浓盐酸反应制Cl₂，发生的化学方程式为PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）Fe₃O₄属于混合氧化物，其组成可表示为FeO•Fe₂O₃，Pb₃O₄和Fe₃O₄一样，也属于混合氧化物，其组成也可表示为2PbO•PbO₂；
PbO也是一种重要的物质．工业上生产锌钡白（ZnS•BaSO₄）的过程中，会产生含CaSO₄、PbSO₄的废渣，实验室利用该废渣生产PbO的流程如下．

过程中发生的部分反应如下：
浸泡：PbSO₄（s）+2Cl^-（aq）═PbCl₂（s）+SO₄^2-（aq）
溶解：PbC1₂+2Cl^-=PbCl₄^2-；PbCl₄^2-+OH^-=PbOHCl↓+3Cl^-
有关数据：不同温度和浓度的食盐溶液中PbC1₂的溶解度（g/L）

NaCl浓度（g/L）温度（℃）	0	20	40	60	80	100	180	260	300
13	7	3	1	0	0	0	3	9	13
50	11	8	4	3	4	5	10	21	35
100	21	17	11	12	13	15	30	65	95

（3）浸泡溶解时采用95℃的高温，其主要目的有增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于铅、钙元素的分离，加快浸泡速率（答两条）；
（4）溶液C中的溶质主要成份是NaCl，在实验室里，将溶质分离出来需要用到的玻璃仪器有酒精灯、玻璃棒；
（5）实验时，取用废渣50.0g，实验过程中PbSO₄的转化率为100%，CaSO₄的损耗率为5%，最后得到干燥的CaSO₄固体39.6g，则废渣中PbSO₄的质量分数为30.2%（用百分数表示，精确到小数点后一位）．

Answer 1

分析 （1）二氧化铅和浓盐酸反应生成氯气，同时生成氯化铅和水；
（2）根据题意提供信息，仿照Fe₃O₄的氧化物形式书写Pb₃O₄氧化物，把氧化物改写成盐的形式时，要把化合价较低的元素作为阳离子，把化合价较高的元素和氧元素组成酸根；
工业上生产锌钡白（ZnS•BaSO₄）的过程中，会产生含CaSO₄、PbSO₄的废渣，加入浓氯化钠溶液和适量氯化钙浸泡溶解，增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于铅、钙元素的分离，PbSO₄（s）+2Cl^-（aq）═PbCl₂（s）+SO₄^2-（aq），过滤得到A为硫酸钙，滤液B为溶解发生反应得到的溶液，PbC1₂+2Cl^-=PbCl₄^2-，加入氢氧化钠溶液过滤得到PbOHCl沉淀，滤液为氯化钠，在20%的氢氧化钠溶液中加热到60°C，得到浊液过滤得到PbO，
（3）浸泡溶解时采用95℃的高温加快浸泡速率增加氯化铅的溶解度；
（4）溶液C中的溶质为NaCl，在实验室里，将溶质分离出来的方法是蒸发溶剂得到溶质固体，结合蒸发操作选择玻璃仪器；
（5）CaSO₄的损耗率为5%，最后得到干燥的CaSO₄固体39.6g，设原混合物中硫酸钙物质的量为x，硫酸铅物质的量为y，结合硫酸根守恒计算得到．

解答 解：（1）PbO₂与浓盐酸共热生成黄绿色气体，说明二者反应生成氯气，同时生成氯化铅和水，反应方程式为PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）Pb在化合物里显+2价或+4价，根据化合价代数和为零的原则写出Pb的两种氧化物形式为：PbO和PbO₂，那么Pb₃O₄的氧化物的表示形式可以写成 2PbO•PbO₂，
故答案为：2PbO•PbO₂；
（3）浸泡溶解时采用95℃的高温，其主要目的有增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于铅、钙元素的分离，加快浸泡速率，
故答案为：增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于铅、钙元素的分离；加快浸泡速率；
（4）上述分析可知，溶液C中的溶质主要成份是氯化钠，化学式为：NaCl，在实验室里，将溶质分离出来的实验操作为蒸发结晶，需要用到的玻璃仪器有酒精灯、玻璃棒，
故答案为：NaCl；酒精灯、玻璃棒；
（5）实验时，取用废渣50.0g，实验过程中PbSO₄的转化率为100%，CaSO₄的损耗率为5%，最后得到干燥的CaSO₄固体39.6g，设原混合物中硫酸钙物质的量为x，硫酸铅物质的量为y，列方程组得到：
136x+303y=50
x×（1-5%）+y=$\frac{39.6g}{136g/mol}$=0.29mol
x=0.25mol
y=0.05mol
则废渣中PbSO₄的质量分数=$\frac{0.05mol×303g/mol}{50.0g}$×100%=30.2%，
故答案为：30.2%．

点评 本题考查了物质分离提纯、制备方案的分析判断、实验基本操作等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．