Question

【題目】硫酸鉛(PbSO4)廣泛應用于制造鉛蓄電池、白色顏料等。工業(yè)生產中利用方鉛礦（主要成分為PbS，含有FeS2等雜質）和軟錳礦（主要成分為MnO2）制備PbSO4的工藝流程如圖：

已知：i.PbCl2難溶于冷水，易溶于熱水。

ii.PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq) ΔH>0

iii.Ksp(PbSO4)=1.08×10-8，Ksp(PbCl2)=1.6×10-5。

（1）“浸取”時需要加熱，此時鹽酸與MnO2、PbS發(fā)生反應生成PbCl2和S的化學方程式為__。

（2）“調pH”的目的是__。

（3）“沉降”操作時加入冰水的作用是__。

（4）時，PbCl2(s)在不同濃度的鹽酸中的最大溶解量(g·L-1)如圖所示。下列敘述正確的是__（填字母）。

A.鹽酸濃度越小，Ksp(PbCl2)越小

B.x、y兩點對應的溶液中c(Pb2+)不相等

C.當鹽酸濃度為1mol·L-1時，溶液中c(Pb2+)一定最小

D.當鹽酸濃度小于1mol·L-1時，隨著HCl濃度的增大，PbCl2溶解量減小是因為Cl-濃度增大使PbCl2溶解平衡逆向移動

（5）PbCl2經“沉淀轉化”后得到PbSO4，當c(Cl-)=0.1mol·L-1時，c(SO42-)=__。

（6）“濾液a”經過處理后可以返回到__工序循環(huán)使用。利用制備的硫酸鉛與氫氧化鈉反應制備目前用量最大的熱穩(wěn)定劑三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·H2O)，該反應的化學方程式為__。

Answer 1

【答案】MnO2 +PbS+4HC1PbC12+S+MnC12+2H2O 除去Fe3+ 溫度降低，PbC12+2C1-PbC142-平衡左移，使PbC142-轉化為PbC12，便于析出PbC12晶體(或PbC12難溶于冷水，降低PbC12的溶解度，便于析出PbC12晶體 BD 6.75×10-6mo1L-1 浸取 4PbSO4+6NaOH=3PbOPbSO4H2O+3Na2SO4+2H2O

【解析】

方鉛礦精礦(主要成分為PbS，含有FeS2等雜質)和軟錳礦(主要成分為MnO2)中加入稀鹽酸，鹽酸與MnO2、PbS發(fā)生反應生成PbCl2和S，MnO2被還原成Mn2+，加入的NaCl可促進反應PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)平衡正向移動使更多的Pb元素存在于溶液中；加入Fe2O3溶液調節(jié)溶液pH，使鐵離子轉化成氫氧化鐵沉淀除去，然后過濾；PbCl2難溶于冷水，將濾液冷水沉降過濾得到PbCl2晶體，之后加入稀硫酸發(fā)生沉淀轉化，生成硫酸鉛晶體，過濾得到晶體烘干得到硫酸鉛粉末，濾液a中主要成分為HCl。

(1)根據題意可知該過程中MnO2將PbS2中的S元素氧化成S單質，錳元素被還原成Mn2+，根據電子守恒和元素守恒可得方程式為MnO2+PbS+4HClPbCl2+S+MnCl2 +2H2O；

(2)調節(jié)pH的主要目的是使Fe3+轉化為沉淀，從而除去；

(3)溫度降低，PbC12+2C1-PbC142-平衡左移，使PbC142-轉化為PbC12，便于析出PbC12晶體(或PbC12難溶于冷水，降低PbC12的溶解度，便于析出PbC12晶體)，所以沉降時加入冰水；

(4)PbCl2是微溶化合物，溶于水存在平衡：PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq)，由圖象可知在濃度為1mol/L時溶解量最小；結合題目所給信息可知，小于1mol/L時，主要是電離出的氯離子抑制氯化鉛的溶解，大于1mol/L時，可發(fā)生PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，而促進溶解。

A．Ksp(PbCl2)只受溫度的影響，溫度不變，則Ksp(PbCl2)不變，故A錯誤；

B．根據分析可知x、y兩點對應的溶液中的溶質不同，所以c(Pb2+)不相等，故B正確；

C．根據分析可知當鹽酸濃度大于1mol/L之后，主要發(fā)生反應：PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，所以此時c(Pb2+)不一定最小，故C錯誤；

D．根據分析可知鹽酸濃度小于1mol·L-1時，主要存在平衡PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq)，氯離子的增多使平衡逆向移動，故D正確；

綜上所述選BD；

(5)沉淀轉化的方程式為PbCl2(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2Cl-(aq)，該反應的平衡常數K=，所以當c(Cl-)=0.1mol/L時，c(SO42-)=6.75×10-6mol/L；

(6)發(fā)生沉淀轉化后，濾液a中的主要溶質為HCl，所以經處理后可以返回到浸取工序循環(huán)使用；反應物有PbSO4和NaOH，生成中有3PbO·PbSO4·H2O ，根據元素化合價的變化可知該反應不是氧化還原反應，根據元素守恒可得方程式：4PbSO4+6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O。