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)+2C1^-(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___________；

(IV)炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量增大而造成严重污染．水溶液中铅的存在形态主要有Pb²⁺、Pb(OH)⁺、Pb(OH)₂、Pb(OH)₃^-、Pb(OH)₄^2-。各形态的铅浓度分数α与溶液pH 变化的关系如图所示：

①探究Pb²⁺的性质：向含Pb²⁺的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液变浑浊，继续滴加NaOH溶液又变澄清；pH≥13时，溶液中发生的主要反应的离子方程式为___________；

②除去溶液中的Pb^2+:科研小组用一种新型试剂可去除水中的痕量铅和其他杂质离子，实验结果记录如下：

Ⅰ．新型试剂处理后的水中Pb²⁺浓度转化率为___________；

Ⅱ．若新型试剂(DH)在脱铅过程中主要发生的反应为：2DH(s)+Pb²⁺D₂Pb(s)+2H⁺，则脱铅时最合适的pH约为___________

A．4            B．6            C． 10              D． 12

Answer

(Ⅰ)抑制Fe3+的水解；2Fe3++PbS+2Cl-=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)FeCl3、HCl；

(Ⅳ)①Pb(OH)3-+HO-=Pb(OH)42-；②Ⅰ．96%；Ⅱ．B

【解析】

试题分析：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，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+，故答案为：抑制Fe3+的水解；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，故答案为：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，故答案为：FeCl3、HCl；

（Ⅳ）①pH≥13时，Pb（OH）3-浓度减小，Pb（OH）42-浓度增大，Pb（OH）3-与氢氧根离子结合为Pb（OH）42-，反应离子方程式为：Pb（OH）3-+HO-=Pb（OH）42-，故答案为：Pb（OH）3-+HO-=Pb（OH）42-；

②Ⅰ．加入试剂，Pb2+的浓度转化率为×100%=96%，故答案为：96%；

Ⅱ．反应为2EH（s）+Pb2+E2Pb（s）+2H+，参加反应的是Pb2+，由图象可知，选择PH要使铅全部以Pb2+形式存在，则脱铅时最合适的pH约6，故答案为：B。

考点：考查了物质制备实验方案的设计的相关知识。