Question

硫酸铅(PbSO₄)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。由方铅矿(主要成分为PbS，含FeS₂等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO₂)制备PbSO₄的工艺流程如下：

已知：①PbCl₂难溶于冷水，易溶于热水

②PbCl₂(s)+2Cl^-(aq)⇌(aq)    ΔH>0

③K_sp(PbSO₄)=1.08×l0^-8，K_sp(PbCl₂)=1.6×l0^-5

(1)“浸取”过程中盐酸与MnO₂、PbS发生反应生成PbCl₂和S的化学方程式为______；“浸取”时加入饱和NaCl溶液的原因是________。

(2)“调pH”的目的是___________。

(3)“沉降”时加入冰水的作用是__________。

(4)流程中可循环使用的物质是________。

(5)20°C时，PbCl₂(s)在不同浓度盐酸中的最大溶解量(g•L^-1)如图所示。下列叙述正确的是(填序号)______。

a.盐酸浓度越小，K_sp(PbCl₂)越小

b.x、y两点对应的溶液中c(Pb²⁺)不相等

c.当盐酸浓度为lmol•L^-1时，溶液中c(Pb²⁺)一定最小

Answer

MnO2+PbS+4HCl=PbCl2+MnCl2+S+2H2O PbCl2难溶于水，容易覆盖在方铅矿表面，减慢反应速率，加入NaCl增大c(Cl-)，有利于PbC12(s)+2Cl-(aq)⇌ (aq)平衡正移，将PbCl2(s)转化为 使Fe3+沉淀成Fe(OH)3而除去 降低PbCl2的溶解度，使PbC12(s)+2Cl-(aq)⇌ (aq)平衡逆向移动，有利于PbCl2晶体而析出 盐酸(或HCl) b

【解析】

方铅矿(主要成分为PbS，含FeS2等杂质)和软锰矿用盐酸浸取时，盐酸与MnO2、PbS发生反应生成PbCl2和S，FeS2也会反应，亚铁离子转变为铁离子得到氯化铁，而加入食盐，则增大了氯离子浓度，使PbCl2(s)+2Cl-(aq)⇌(aq)平衡右移；用氢氧化钠调pH，可使铁离子转化为氢氧化铁沉淀、随不溶性杂质一起除去，滤液经冰水降温，使PbCl2(s)+2Cl-(aq)⇌(aq)平衡左移，已知：①PbCl2难溶于冷水，易溶于热水，则得到PbCl2沉淀，经过滤分离得到PbCl2固体，往PbCl2固体中加稀硫酸，促使PbCl2转化为硫酸铅(PbSO4)，据此回答；

(1)已知“浸取”过程中盐酸与MnO2、PbS发生反应生成PbCl2和S，则该反应为氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，硫化铅为还原剂，化学方程式为MnO2+PbS+4HCl=PbCl2+MnCl2+S+2H2O；由信息知，PbCl2难溶于冷水，故反应过程中容易覆盖在方铅矿表面，减慢反应速率，加入NaCl，则增大c(Cl-)，有利于PbC12(s)+2Cl-(aq)⇌ (aq)平衡右移，将PbCl2(s)转化为 ；

(2) 杂质铁离子必须除去，通常转变为氢氧化铁沉淀加以除去，故“调pH”的目的是直接使Fe3+沉淀成Fe(OH)3而除去；

(3)“沉降”环节是使铅元素以PbC12析出，已知PbCl2难溶于冷水，易溶于热水，故冰水降温，可降低PbCl2溶解度，又可使PbCl2(s)+2Cl-(aq)⇌(aq)朝着放热反应的方向移动即平衡左移；

(4) “转化”环节是往PbCl2固体中加稀硫酸，已知③Ksp(PbSO4)=1.08×l0-8，Ksp(PbCl2)=1.6×l0-5，由于硫酸铅的生成，c(Pb2+)降低，促使PbCl2不断地溶解，最终PbCl2转化为硫酸铅(PbSO4)，同时生成盐酸，从整个流程可见，可循环使用的物质是盐酸；

(5)a. Ksp(PbCl2)与温度有关，与盐酸的浓度无关，故a错误；

b.x、y两点对应的溶液中c(Cl-)不相等，则不相等，故b正确；

c.当盐酸浓度大于1mol⋅L−1时，溶液的c(Cl−)增大，Pb2+与Cl−生成PbCl2沉淀，溶液中c(Pb2+)减小，故c错误；

答案为b。