Question

9．工業(yè)上從廢鉛酸電池的鉛膏回收鉛的過程中，可用碳酸鹽溶液與鉛膏（主要成分為PbSO₄）發(fā)生反應：PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．K_sp （PbCO₃）=1.5×10^-13，K_sp （PbSO₄）=1.8×10^-8某課題組用PbSO₄為原料模擬該過程，探究上述反應的實驗條件及固體產物的成分．
（1）計算上述反應的平衡常數：K=1.2×10⁵．
（2）加入足量NaHCO₃溶液也可實現該轉化，寫出離子方程式2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑
（3）查閱文獻：上述反應還可能生成堿式碳酸鉛[2PbCO₃•Pb（OH）₂]，它和PbCO₃受熱都易分解成PbO．該課題組對固體產物（不考慮PbSO₄）的成分提出如下假設，
假設一：全部為2PbCO₃•Pb（OH）₂；
假設二：全部為PbCO₃；
假設三：2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物
為驗證假設一是否成立，課題組進行如下研究．

實驗步驟	實驗現象和結論
取一定量樣品充分干燥，然后將樣品加熱分解，將產生的氣體依次通過盛有無水硫酸銅的干燥管和盛有澄清石灰水的洗氣瓶．	無水硫酸銅變藍色，澄清石灰水變渾濁 說明樣品全部是2PbCO3•Pb（OH）2

①你是否同意該同學的結論，并簡述理由不同意．若為假設三，有同樣的現象．
②如果不同意，請?zhí)岢龈倪M意見將氣體依次通過足量的濃硫酸和澄清石灰水，并分別測量增重的質量，通過計算確定H元素和C元素的物質的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，則為假設一，若n（c）：n（H）＞1：1，則為假設三．

Answer 1

分析 （1）PbSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?PbCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．依據平衡常數概念寫出計算式；
（2）HCO₃^-可電離出CO₃^2-，與PbSO₄反應生成PbCO₃；
（3）將樣品加熱，無水硫酸銅變藍色，澄清石灰水變渾濁，可說明生成水和二氧化碳，但不能說明樣品全部是2PbCO₃•Pb（OH）₂，也可能為2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物，如為2PbCO₃•Pb（OH）₂，則滿足n（C）：n（H）=1：1．

解答 解：（1）平衡常數K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{c（P^{2+}）c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（P^{2+}）c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{1.8×1{0}^{-8}}{1.5×1{0}^{-13}}$=1.2×10⁵，故答案為：1.2×10⁵；
（2）HCO₃^-可電離出CO₃^2-，與PbSO₄反應生成PbCO₃，反應的離子方程式為2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑，故答案為：2HCO₃^-+PbSO₄=SO₄^2-+PbCO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）①將樣品加熱，無水硫酸銅變藍色，澄清石灰水變渾濁，可說明生成水和二氧化碳，但不能說明樣品全部是2PbCO₃•Pb（OH）₂，也可能為2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物，因2PbCO₃•Pb（OH）₂ 和PbCO₃的混合物分別也可使無水硫酸銅變藍色，澄清石灰水變渾濁，
故答案為：不同意．若為假設三，有同樣的現象；
②如為2PbCO₃•Pb（OH）₂，則滿足n（C）：n（H）=1：1，可將氣體依次通過足量的濃硫酸和澄清石灰水，并分別測量增重的質量，通過計算確定H元素和C元素的物質的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，則為假設一，若n（c）：n（H）＞1：1，則為假設三，
故答案為：將氣體依次通過足量的濃硫酸和澄清石灰水，并分別測量增重的質量，通過計算確定H元素和C元素的物質的量之比．若n（C）：n（H）=1：1，則為假設一，若n（c）：n（H）＞1：1，則為假設三．

點評 本題以沉淀溶解平衡為切入點考查了平衡移動原理以及分析圖象和數據處理能力，側重于學生的分析、計算能力的考查，注意把握實驗設計方案的思路和實驗步驟，難度較大．