Question

【題目】硫酸鉛( PbSO4) 廣泛應(yīng)用于制造鉛蓄電池、白色顏料等。工業(yè)生產(chǎn)中利用方鉛礦（主要成分為 PbS, 含有FeS2等雜質(zhì)）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) + 2 Cl- ( aq ) PbCl42-( aq ) △H> 0

iii.Ksp(PbSO4) =1. 08 ×10-8 , Ksp(PbC12) = 1. 6× 10 -5

(1)“浸取”過程中鹽酸與MnO2 、P bS 發(fā)生反應(yīng)生成PbCl2和S 的化學(xué)方程式為______________，加入NaCl 的目的是__________________。

(2)沉降操作時加入冰水的作用是_______________________。

(3) 20°C 時 ，PbCl2 ( s) 在不同濃度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(PbC12)越小

B.x、y 兩點對應(yīng)的溶液中c( Pb2+ )不相等

C 當(dāng)鹽酸濃度為1 mol L-1 時，溶液中c( Pb2+)一定最小

D. 當(dāng)鹽酸濃度小于1 mol L-1時 ，隨 HCl 濃度增大，P bCl2 溶解量減少是因為 Cl-濃度增大使 PbCl2溶解平衡逆向移動

(4)調(diào) pH 的目的是__________，PbC12 “轉(zhuǎn)化”后得到 PbSO4, 當(dāng)c (Cl-)= 0.100mol/L 時 ，c( SO42-) =________________。

(5)濾液 a 經(jīng)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(yīng)制備目前用量最大的熱穩(wěn)定劑－－三鹽基硫酸 (3 PbOPbSO4H2O) ,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 _____________________．

Answer 1

【答案】MnO2 + PbS +4HCl =PbCl2+ S + MnCl2+ 2H2O 增大c( Cl- ) 濃度，平衡ii 向右移動， 增大PbCl2溶解性（或?qū)㈦y溶的PbCl2 轉(zhuǎn)化為 PbCl42-溶入水中，增大PbCl2 溶解性） PbCl2 難溶于冷水，降低PbCl2的 溶解度，便于PbCl2 析出晶體 BD 使 Fe3+ 沉淀而除去 6. 75 × 10-6 浸取 4PbSO4+ 6 NaOH=3 PbO PbSO4H2O + 3Na2SO4 +2 H2O

【解析】

方鉛礦精礦(主要成分為PbS，含有FeS2等雜質(zhì))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(yīng)生成PbCl2和S，MnO2被還原成Mn2+，加入的NaCl可促進(jìn)反應(yīng)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(diào)節(jié)溶液pH，使鐵離子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jù)題意可知該過程中MnO2將PbS2中的S元素氧化成S單質(zhì)，錳元素被還原成Mn2+，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得方程式為MnO2+PbS+4HClPbCl2+S+MnCl2 +2H2O；加入NaCl 的目的是增大c( Cl- ) 濃度，平衡ii 向右移動， 增大PbCl2溶解性（或?qū)㈦y溶的PbCl2 轉(zhuǎn)化為 PbCl42-溶入水中，增大PbCl2 溶解性）；

(2)溫度降低，PbC12+2C1-PbC142-平衡左移，使PbC142-轉(zhuǎn)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；

(3)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(jié)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(jìn)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(jù)分析可知x、y兩點對應(yīng)的溶液中的溶質(zhì)不同，所以c(Pb2+)不相等，故B正確；

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

D．根據(jù)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；

(4)調(diào)節(jié)pH的主要目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，從而除去；

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

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