Question

（14分）硫酸铅（PbSO₄）广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿（PbS）直接制备硫酸铅粉末的流程如下：

已知：（ⅰ）PbCl₂（s）+2Cl^－(aq) PbCl₄^2-(aq)  △H＞0

（ⅱ）有关物质的Ksp和沉淀时的pH如下：

Ksp		开始沉淀时pH	完全沉淀时pH
PbSO4	1.08×10^-8	Fe (OH)3	2.7	3.7
PbCl2	1.6×10^-5	Pb(OH)2	6	7.04

（1）步骤Ⅰ中生成PbCl₂的离子方程式_______，加入盐酸控制pH值小于2，原因是_______。

（2）用化学平衡移动原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因______。若原料中FeCl₃过量，则步骤Ⅱ得到的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_______。

（3）写出步骤Ⅲ中PbCl₂晶体转化为PbSO₄沉淀的离子方程式______。

（4）请用离子方程式解释滤液2加入H₂O₂可循环利用的原因______。

（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为_______。

（6）双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，利用铅蓄电池电解硫酸钠溶液可以制取硫酸和氢氧化钠，并得到氢气和氧气。对该装置及其原理判断正确的是____。

A．A溶液为氢氧化钠，B溶液为硫酸

B．C₁极与铅蓄电池的PbO₂电极相接、C₂极与铅蓄电池的Pb电极相接

C．当C₁极产生标准状况下11.2 L气体时，铅蓄电池的负极增重49g

D．该电解反应的总方程式可以表示为：2Na₂SO₄＋6H₂O2H₂SO₄＋4NaOH＋O₂↑＋2H₂↑

Answer

（共14分）（1）PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2↓+2Fe2＋+S↓（2分），

抑制Fe3＋、Fe2＋、Pb2＋的水解，防止生成Fe(OH)3 、Fe(OH)2和Pb(OH)2沉淀（1分）

（2）用冰水浴使反应PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq)逆向移动，使PbCl42－不断转化为PbCl2晶体而析出。（2分）

Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，吸附溶液中悬浮杂质，被共同沉淀。（1分）

（3）PbCl2(s)+SO42-(aq) ==PbSO4 (s) +2Cl－(aq) （2分）

（4）2Fe2＋+ H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O（2分）

（5）PbSO4+2e－=Pb+ SO42－（2分）

（6）A、D（2分）

【解析】

试题分析：（1）步骤Ⅰ中在酸性条件下FeCl3与PbS发生氧化还原反应生成PbCl2，反应的离子方程式是PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2↓+2Fe2＋+S↓；加入盐酸控制pH值小于2，原因是抑制Fe3＋、Fe2＋、Pb2＋的水解，防止生成Fe(OH)3 、Fe(OH)2和Pb(OH)2沉淀；（2）PbCl2与Cl-发生反应：PbCl2(s)+2Cl－(aq) PbCl42－(aq)是吸热反应。根据平衡移动原理，使用冰水浴降低温度，平衡向放热的逆反应方向移动，就可以使PbCl42－不断转化为PbCl2晶体而析出。若原料中FeCl3过量，过量的Fe3＋发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，吸附溶液中悬浮杂质，被共同沉淀。（3）在步骤Ⅲ中PbCl2与硫酸发生复分解反应转化为PbSO4沉淀，反应的离子方程式是PbCl2(s)+SO42-(aq) ==PbSO4 (s) +2Cl－(aq)；（4）H2O2有氧化性，可以把溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式是：2Fe2＋+ H2O2+2H＋=2Fe3＋+2H2O；（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO4分别转化为PbO2和Pb，充电时阴极发生还原反应，该电极的电极反应式为PbSO4+2e－=Pb+ SO42－。（6）A．左边是阳离子交换膜，溶液中的Na+通过交换膜进入C1电极区，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，C1电极为阴极，C2电极为阳极，C1电极发生反应：2H++2e-=H2↑，溶液中OH-浓度增大，最终得到的A溶液为氢氧化钠；溶液中的SO42-通过阴离子交换膜进入到C2电极区，由于放电能力：OH-> SO42-,所以溶液中OH-放电：4OH--4e-= O2↑+ 2H2O，溶液中H+浓度增大，所以B溶液为硫酸，正确；B．C1极为阴极与铅蓄电池的Pb2电极相接、C2极与铅蓄电池的PbO电极相接，错误；C.n(H2)= 11.2 L÷22.4L/mol=0.5mol，则n(e-)=1mol，铅蓄电池负极的电极反应式是：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，可见每转移2mol的电子，负极质量减轻为-207g+96g=111g，现在转移1mol 电子则负极减轻质量是111g÷2=55.5g，错误；D．根据A的分子科学该电解反应的总方程式可以表示为：2Na2SO4＋6H2O2H2SO4＋4NaOH＋O2↑＋2H2↑，正确；选项AD。

考点：考查利用方铅矿精矿直接制备硫酸铅粉末的流程的知识。