Question

废旧铅蓄电池的回收利用是发展循环经济的必经之路．其阴、阳极填充物（铅膏，主要含PbO、PbO₂、PbSO₄）是废旧铅蓄电池的主要部分，回收时所得黄丹（PbO）、碳酸铅可用于合成三盐基硫酸铅（组成可表示为3PbO?PbSO₄?H₂O），其工艺流程如下：

（1）用碳酸盐作转化剂，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，写出转化反应方程式：

 

（2）滤液A能用来回收Na₂SO₄?10H₂O，提取该晶体的主要步骤有

 

、

 

、过滤、洗涤、干燥；检验该晶体中阴离子的实验方法是

 

．
（3）物质X是一种可循环使用的物质，其溶质主要是

 

（填化学式），若X中残留的SO₄^2-过多，循环利用时可能出现的问题是

 

．
（4）生成三盐基硫酸铅的离子方程式为

 

．
（5）向铅膏浆液中加入Na₂SO₃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%，则要将PbO₂全部还原，至少需要加入

 

mL的0.5mol/L Na₂SO₃溶液．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）用碳酸盐作转化剂，将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，说明碳酸铅的溶解度小于硫酸铅，据此写出反应的方程式；
（2）溶液中得到溶质晶体的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥等操作；该晶体的阴离子为硫酸根离子，根据检验硫酸根离子的方法解答；
（3）根据制取流程可知，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；
若母液中残留的SO₄^2-过多，浸出时部分铅离子生成PbSO₄随浸出渣排出，降低PbSO₄的产率；
（4）根据流程可知，PbSO₄与氢氧根离子反应生成三盐基硫酸铅，据此写出反应的离子方程式；
（5）根据电子守恒可得关系式Na₂SO₃～2e^-～PbO₂，则n（Na₂SO₃）=n（ PbO₂），再根据n=

n

c

计算出需要0.5mol/L Na₂SO₃溶液的体积．

解答： 解：（1）硫酸铅在溶液中存在溶解平衡，由于碳酸铅的溶解度小于硫酸铅，所以向硫酸铅溶液在加入碳酸铅后发生反应：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq），将铅膏中的硫酸铅转化为碳酸铅，
故答案为：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
（2）回收Na₂SO₄?10H₂O，温度不宜过高，否则容易失去结晶水，所以溶液中得到溶质晶体的方法为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥等；Na₂SO₄?10H₂O中阴离子为SO₄^2-，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SO₄^2-，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；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SO₄^2-；
（3）分析流程可知，PbO和PbCO₃在硝酸的作用下转化成Pb（NO₃）₂ ，Pb（NO₃）₂中加稀H₂SO₄转化成PbSO₄和硝酸，因此X为HNO₃，HNO₃在反应流程中可循环利用；
若母液中残留的SO₄^2-过多，浸出时部分铅离子会与SO₄^2-反应生成PbSO₄随浸出渣排出，降低了PbSO₄的产率，
故答案为：HNO₃ ； 浸出时部分铅离子生成PbSO₄随浸出渣排出，降低PbSO₄的产率；
（4）硫酸铅在碱溶液中与氢氧根离子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；
（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：Na₂SO₃～2e^-～PbO₂，
则：n（Na₂SO₃）=n（ PbO₂）=

47.8g×15%

239g/mol

=0.03mol，
所以需要亚硫酸钠溶液的体积为：

0.03mol

0.5mol/L

=0.06L=60mL，
故答案为：60．

点评：本题通过三盐基硫酸铅的制备流程，考查了物质制备方案的设计方法，题目难度中等，注意掌握物质制备方案的设计原则，正确分析制备流程得出物质的制备原理为解答此类题的关键，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力，试题的综合性较强，是一道质量较好的题目．