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。