Question

【題目】硫酸鉛可用于鉛蓄電池、纖維增重劑、涂料分析試劑。工業(yè)上通常用自然界分布最廣的方鉛礦(主要成分為PbS)生產硫酸鉛。工藝流程如下：

已知：①Ksp(PbSO4)=1.08×10-8，Ksp(PbCl2)=1.6×l0-5。

②PbCl2(s)+2C1-(aq) PbCl42-(aq) △H>0

③Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開始沉淀時的PH值分別為1.9和7。

（1）①中生成淡黃色沉淀的離子方程式是________________________________________________，加入鹽酸控制溶液的pH在0.5-1.0之間，主要目的是____________________。

（2）用化學平衡移動的原理解釋③中使用冰水浴的原因是__________________

（3）上述流程中可循環(huán)利用的物質有_______________。

（4）煉鉛和用鉛都會使水體因重金屬鉛的含量增大而造成嚴重污染。水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-。各形態(tài)的鉛濃度分數x與溶液pH變化的關系如圖所示：

①探究Pb2+的性質：向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液變渾濁，繼續(xù)滴加NaOH溶液又變澄清；pH≥13時，溶液中發(fā)生的主要反應的離子方程式為________________。

②除去溶液中的Pb2+：科研小組用一種新型試劑可去除水中的痕量鉛和其他雜質離子，實驗結果記錄如下：

由表可知該試劑去除Pb2+的效果最好，請結合表中有關數據說明去除Pb2+比Fe3+效果好的理由是_________________________________________。

Answer 1

【答案】 PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S 抑制Fe3＋、Pb2＋的水解 用冰水浴使反應PbCl2（s）+2Cl－(aq)PbCl42－(aq)逆向移動，使PbCl42－不斷轉化為PbCl2晶體而析出 鹽酸和氯化鐵 Pb(OH)3+OH= Pb(OH)42 加入試劑，Pb2+的濃度轉化率為(0.10.004)÷0.1×100%=96%，Fe3+的濃度轉化率為（0.120.04）÷0.12×100%=67%，所以去除Pb2+比Fe3+效果好

【解析】往方鉛礦中加入FeCl3溶液和鹽酸，FeCl3與PbS反應生成PbCl2和S，產物中加入飽和食鹽水，趁熱過濾，利于PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl42△H>0正向進行，使PbCl2溶解，過濾除去硫等雜質，濾液A含有PbCl42、Cl、Fe2+、Fe3+等，濾液A蒸發(fā)濃縮，冷水浴中冷卻，利于平衡逆向進行，析出PbCl2晶體，濾液B中含有Fe2+、Fe3+，用過氧化氫進行氧化后循環(huán)利用，PbCl2晶體中加入稀硫酸，轉化為更難溶的硫酸鉛沉淀，過濾得到硫酸鉛沉淀，洗滌、烘干得到硫酸鉛晶體，濾液C中含有HCl。

(1). FeCl3與PbS反應生成PbCl2和S，Pb元素化合價不變，S元素化合價升高，則鐵元素的化合價降低，有FeCl2生成，反應方程式為：2FeCl3+PbS=PbCl2+S+2FeCl2，離子方程式為：PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S；Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開始沉淀時的PH值分別為1.9和7，流程中加入鹽酸控制溶液的pH在0.5-1.0之間，主要目的是抑制Fe3+、Pb2＋的水解，故答案為：PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S；抑制Fe3+、Pb2＋的水解；

（2）.用冰水浴使PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl42△H>0逆向移動，使PbCl42轉化PbCl2析出，故答案為：用冰水浴使反應PbCl2（s）+2Cl－(aq)PbCl42－(aq)逆向移動，使PbCl42－不斷轉化為PbCl2晶體而析出；

（3）. 過氧化氫將濾液B中Fe2+氧化為Fe3+，再循環(huán)利用，C溶液中含有HCl，也可以循環(huán)利用，故答案為：鹽酸和氯化鐵；

（4）. ①. pH≥13時，Pb(OH) 3濃度減小，Pb(OH) 42濃度增大，Pb(OH) 3與氫氧根離子結合為Pb(OH) 42，反應離子方程式為：Pb(OH) 3 +OH= Pb(OH) 42，故答案為：Pb(OH) 3 +OH= Pb(OH) 42；

②．加入試劑，Pb2+的濃度轉化率為(0.10.004)÷0.1×100%=96%，Fe3+的濃度轉化率為（0.120.04）÷0.12×100%=67%，所以去除Pb2+比Fe3+效果好，故答案為：加入試劑，Pb2+的濃度轉化率為(0.10.004)÷0.1×100%=96%，Fe3+的濃度轉化率為（0.120.04）÷0.12×100%=67%，所以去除Pb2+比Fe3+效果好。