Question

14．铅蓄电池有广泛的应用，由方铅矿（PbS）制备铅蓄电池电极材料（PbO₂）的方法如图1：

査阅资料：①PbCl₂（s）+2Cl^-（aq）?PbCl₄^2-（aq）△H＞0
②Fe³⁺、Pb²⁺以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9、7.0
③不同温度和浓度的食盐溶液中PbCl₂的溶解度（g•L^-1）_：

NaCl浓度（g．L-1） 温度（℃）	20	40	60	100	180	260	300
13	3	1	0	0	3	9	13
50	8	4	3	5	10	21	35
100	17	11	12	15	30	65	95

（1）步骤I中FeCl₃溶液与PbS反应生成PbCl₂和S的化学方程式为PbS+2FeCl₃=PbCl₂+2FeCl₂+S；
加入盐酸控制pH小于1.0的原因是抑制Fe³⁺的水解．
（2）步骤II中浸泡溶解时采用95℃和饱和食盐水的目的分别是加快浸泡速率、增大PbCl₂在氯化钠溶液中的溶解度．
（3）步骤III中将滤液B蒸发浓缩后再用冰水浴的原因是冰水浴使反应PbCl₂（s）+2Cl^-（aq）?PbCl₄^2-（aq）平衡逆向移动，使PbCl₄^2-不断转化为PbCl₂晶体而析出（请用平衡移动原理解释）．
（4）步骤IV需用溶质质量分数为20%、密度为1.22g•cm^-3的硫酸溶液，现用溶质质量分数为98.3%、密度为1.84g•cm^-3的浓硫酸配制，需用到的玻璃仪器有ABE（填相应的字母）．
A．烧杯    B．量筒    C．容量瓶     D．锥形瓶     E．玻璃棒     F．胶头滴管
（5）用铅蓄电池为电源，采用电解法分开处理含有Cr₂O₇^2-及含有NO₂^-的酸性废水（最终Cr₂O₇^2-转化为Cr（OH）₃，NO₂^-转化为无毒物质），其装置如图2所示．
①左池中Cr₂O₇^2-转化为Cr³⁺的离子方程式是6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
②当阴极区消耗2mol NO₂^-时，右池减少的H⁺的物质的量为2 mol．

Answer 1

分析 方铅矿（PbS）制备铅蓄电池电极材料（PbO₂）：盐酸调节pH，抑制Fe³⁺ 的水解，PbS溶解于FeCl₃溶液，反应为：PbS+2FeCl₃=PbCl₂+2FeCl₂+S，混合物A含有PbCl₂、FeCl₂、S、FeCl₃、HCl，向其中加入饱和食盐水95℃溶解并趁热过滤，滤液B中有PbCl₄^2-，蒸发浓缩后再用冰水浴得到PbCl₂晶体，将晶体加入20%、密度为1.22g•cm^-3的硫酸溶液，得到PbSO₄，电解得到PbO₂．
（5）①在电解池中，左极为阳极是活泼金属铁电极时，则电极本身失去电子，即Fe-2e^-=Fe²⁺，重铬酸根具有强氧化性，能将生成的亚铁离子氧化为三价，据此书写离子方程式；
②阴极的反应为8H⁺+2NO₂^-+6e^-=N₂+H₂O，据此分析．

解答 解：（1）步骤I中FeCl₃溶液与PbS反应生成PbCl₂和S的化学方程式为：PbS+2FeCl₃=PbCl₂+2FeCl₂+S；铁离子易水解诶，加入盐酸控制pH小于1.0可以抑制 Fe³⁺ 的水解；
故答案为：PbS+2FeCl₃=PbCl₂+2FeCl₂+S；抑制 Fe³⁺ 的水解；
（2）根据PbCl₂（s）+2Cl^-（aq）?PbCl₄^2-（aq）△H＞0，含有PbCl₂的混合物A浸泡溶解时采用95℃和饱和食盐水可以加快浸泡速率增大PbCl₂在氯化钠溶液中的溶解度；
故答案为：加快浸泡速率；增大PbCl₂在氯化钠溶液中的溶解度；
（3）根据题意：存在PbCl₂（s）+2Cl^-（aq）?PbCl₄^2-（aq）△H＞0，用冰水浴使反应PbCl₂（s）+2Cl^- （aq）?PbCl₄^2-（aq）平衡逆向移动，使PbCl₄^2-不断转化为PbCl₂晶体而析出；
故答案为：冰水浴使反应PbCl₂（s）+2Cl^- （aq）?PbCl₄^2-（aq）平衡逆向移动，使PbCl₄^2-不断转化为PbCl₂晶体而析出；
（4）用溶质质量分数为98.3%、密度为1.84g•cm^-3的浓硫酸配制溶质质量分数为20%、密度为1.22g•cm^-3的硫酸溶液，需要的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒；
故答案为：ABE；
（5）①在电解池中，阳极是活泼金属铁电极时，则电极本身失去电子，即Fe-2e^-=Fe²⁺，重铬酸根具有强氧化性，能将生成的亚铁离子氧化为三价，即6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
故答案为：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
 ②阴极的反应为8H⁺+2NO₂^-+6e^-=N₂+H₂O，当阴极区消耗2mol NO₂^-时，转移电子为6mol，减少8molH⁺，阳极Fe-2e^-=Fe²⁺，得到3molFe²⁺，6mol正电荷，故有6mol右池减少的6molH⁺转移到右池，故右池减少的H⁺的物质的量为2mol；
故答案为：2．

点评 本题考查混合物的分离和提纯和原电池及电解池原理，为高考高频点，侧重考查学生分析、推断、知识运用能力，明确流程图中各个步骤发生的反应、操作方法、存在的物质等知识点即可解答，题目难度中等．