Question

硫酸铅可用于铅蓄电池、纤维增重剂、涂料分析试剂．工业上通常用自然界分布最广的方铅矿(主要成分为PbS)生产硫酸铅。工艺流程如下：

已知：①K_sp(PbSO₄)=1.08×10^-8，K_sp(PbCl₂)=1.6×l0^-5．

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

③Fe³⁺、Pb²⁺以氢氧化物形式开始沉淀时的pH值分别为1.9和7．

(I)流程中加入盐酸可以控制溶液的pH＜1.9，主要目的是 _____________________，反应过程中可观察到淡黄色沉淀，则步骤（1）对应的主要反应的离子方程式为 ____________________________；

(II)步骤（2）所得的滤液A 蒸发浓缩后再用冰水浴的目的是___________(请用平衡移动原理解释)

(III)上述流程中可循环利用的物质有___________；

(Ⅵ)步骤（4）中反应的离子方程式为_____________________.对滤液C中氯离子的测定可中和后采用K₂CrO₄为指示剂，以AgNO₃标准溶液滴定溶液中Cl⁻，利用Ag⁺与CrO₄^2-生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。选用K₂CrO₄溶液的最好浓度等于 _____________mol·L⁻¹。(已知Ag₂CrO₄、AgCl的Ksp分别为2.0×10^-12和2.0×10^-10)。

(Ⅴ)PbO₂与MnO₂性质相似，请写出PbO₂与浓盐酸加热条件下反应的离子方程式______________________

Answer

抑制Fe3+的水解 2Fe3++PbS+2Cl-=PbCl2+S+2Fe2+ 用冰水浴使PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbCl4-△H＞0逆向移动，使PbCl4-转化PbCl2析出 FeCl3、HCl PbCl2+SO42-= PbSO4+2Cl- 5×10-3 PbO2+4H++2Cl-=Pb2++Cl2+2H2O

【解析】往方铅矿中加入FeCl3溶液和盐酸，FeCl3与PbS反应生成PbCl2和S，产物中加入饱和食盐水，趁热过滤，有利于PbCl2（s）+2Cl-（aq）PbCl4-△H＞0正向进行，使PbCl2溶解，过滤除去硫等杂质，滤液A含有PbCl4-、Cl-、Fe2+、Fe3+等，滤液A蒸发浓缩，冷水浴中冷却，利用平衡逆向进行，析出PbCl2晶体，滤液B中含有Fe2+、Fe3+，用过氧化氢进行氧化后循环利用，PbCl2晶体中加入稀硫酸，转化为更难溶的硫酸铅沉淀，过滤得到硫酸铅沉淀，洗涤、烘干得到硫酸铅粉末，滤液C中含有HCl。

（Ⅰ）Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的pH值分别为1.9和7，流程中加入盐酸可以控制溶液的pH＜1.9，主要目的是：抑制Fe3+的水解，FeCl3与PbS反应生成PbCl2和S，Pb元素化合价不变，S元素化合价升高，则铁元素的化合价降低，有FeCl2生成，反应方程式为：2FeCl3+PbS=PbCl2+S+2FeCl2，反应离子方程式为：2Fe3++PbS=PbCl2+S+2Fe2+；（Ⅱ）用冰水浴使PbCl2（s）+2Cl-（aq）PbCl4-△H＞0逆向移动，使PbCl4-转化PbCl2析出；（Ⅲ）过氧化氢将滤液B中Fe2+氧化为Fe3+，再循环利用，C溶液中含有HCl，也可以循环利用；（Ⅳ）①根据以上分析可知步骤（4）中反应的离子方程式为PbCl2+SO42-＝PbSO4+2Cl-；当氯离子浓度小于10－5mol/L时可以认为沉淀完全，此时银离子浓度是2.0×10-10/10－5mol/L＝2×10－5mol/L，所以铬酸钾的浓度是；(Ⅴ)PbO2与MnO2性质相似，PbO2与浓盐酸加热条件下生成氯气的离子方程式为PbO2+4H++2Cl-Pb2++Cl2+2H2O。