Question

12．Pb為第IVA 元素，常見的化合價為+2和+4，其單質(zhì)和化合物都有著廣泛的用途，如制鉛蓄電池，化工耐酸設(shè)備及防X射線材料等，請回答下列問題．
（1）PbO₂具有強氧化性，在加熱時可與濃鹽酸反應(yīng)制Cl₂，發(fā)生的化學(xué)方程式為PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）Fe₃O₄屬于混合氧化物，其組成可表示為FeO•Fe₂O₃，Pb₃O₄和Fe₃O₄一樣，也屬于混合氧化物，其組成也可表示為2PbO•PbO₂；
PbO也是一種重要的物質(zhì)．工業(yè)上生產(chǎn)鋅鋇白（ZnS•BaSO₄）的過程中，會產(chǎn)生含CaSO₄、PbSO₄的廢渣，實驗室利用該廢渣生產(chǎn)PbO的流程如下．

過程中發(fā)生的部分反應(yīng)如下：
浸泡：PbSO₄（s）+2Cl^-（aq）═PbCl₂（s）+SO₄^2-（aq）
溶解：PbC1₂+2Cl^-=PbCl₄^2-；PbCl₄^2-+OH^-=PbOHCl↓+3Cl^-
有關(guān)數(shù)據(jù)：不同溫度和濃度的食鹽溶液中PbC1₂的溶解度（g/L）

NaCl濃度（g/L）溫度（℃）	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）浸泡溶解時采用95℃的高溫，其主要目的有增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于鉛、鈣元素的分離，加快浸泡速率（答兩條）；
（4）溶液C中的溶質(zhì)主要成份是NaCl，在實驗室里，將溶質(zhì)分離出來需要用到的玻璃儀器有酒精燈、玻璃棒；
（5）實驗時，取用廢渣50.0g，實驗過程中PbSO₄的轉(zhuǎn)化率為100%，CaSO₄的損耗率為5%，最后得到干燥的CaSO₄固體39.6g，則廢渣中PbSO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.2%（用百分?jǐn)?shù)表示，精確到小數(shù)點后一位）．

Answer 1

分析 （1）二氧化鉛和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣，同時生成氯化鉛和水；
（2）根據(jù)題意提供信息，仿照Fe₃O₄的氧化物形式書寫Pb₃O₄氧化物，把氧化物改寫成鹽的形式時，要把化合價較低的元素作為陽離子，把化合價較高的元素和氧元素組成酸根；
工業(yè)上生產(chǎn)鋅鋇白（ZnS•BaSO₄）的過程中，會產(chǎn)生含CaSO₄、PbSO₄的廢渣，加入濃氯化鈉溶液和適量氯化鈣浸泡溶解，增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于鉛、鈣元素的分離，PbSO₄（s）+2Cl^-（aq）═PbCl₂（s）+SO₄^2-（aq），過濾得到A為硫酸鈣，濾液B為溶解發(fā)生反應(yīng)得到的溶液，PbC1₂+2Cl^-=PbCl₄^2-，加入氫氧化鈉溶液過濾得到PbOHCl沉淀，濾液為氯化鈉，在20%的氫氧化鈉溶液中加熱到60°C，得到濁液過濾得到PbO，
（3）浸泡溶解時采用95℃的高溫加快浸泡速率增加氯化鉛的溶解度；
（4）溶液C中的溶質(zhì)為NaCl，在實驗室里，將溶質(zhì)分離出來的方法是蒸發(fā)溶劑得到溶質(zhì)固體，結(jié)合蒸發(fā)操作選擇玻璃儀器；
（5）CaSO₄的損耗率為5%，最后得到干燥的CaSO₄固體39.6g，設(shè)原混合物中硫酸鈣物質(zhì)的量為x，硫酸鉛物質(zhì)的量為y，結(jié)合硫酸根守恒計算得到．

解答 解：（1）PbO₂與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體，說明二者反應(yīng)生成氯氣，同時生成氯化鉛和水，反應(yīng)方程式為PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）Pb在化合物里顯+2價或+4價，根據(jù)化合價代數(shù)和為零的原則寫出Pb的兩種氧化物形式為：PbO和PbO₂，那么Pb₃O₄的氧化物的表示形式可以寫成 2PbO•PbO₂，
故答案為：2PbO•PbO₂；
（3）浸泡溶解時采用95℃的高溫，其主要目的有增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于鉛、鈣元素的分離，加快浸泡速率，
故答案為：增大PbCl₂在NaCl溶液中的溶解度，便于鉛、鈣元素的分離；加快浸泡速率；
（4）上述分析可知，溶液C中的溶質(zhì)主要成份是氯化鈉，化學(xué)式為：NaCl，在實驗室里，將溶質(zhì)分離出來的實驗操作為蒸發(fā)結(jié)晶，需要用到的玻璃儀器有酒精燈、玻璃棒，
故答案為：NaCl；酒精燈、玻璃棒；
（5）實驗時，取用廢渣50.0g，實驗過程中PbSO₄的轉(zhuǎn)化率為100%，CaSO₄的損耗率為5%，最后得到干燥的CaSO₄固體39.6g，設(shè)原混合物中硫酸鈣物質(zhì)的量為x，硫酸鉛物質(zhì)的量為y，列方程組得到：
136x+303y=50
x×（1-5%）+y=$\frac{39.6g}{136g/mol}$=0.29mol
x=0.25mol
y=0.05mol
則廢渣中PbSO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.05mol×303g/mol}{50.0g}$×100%=30.2%，
故答案為：30.2%．

點評 本題考查了物質(zhì)分離提純、制備方案的分析判斷、實驗基本操作等知識點，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．