Question

【题目】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：①Ksp(PbSO4)=1.08×10-8，Ksp(PbCl2)=1.6×l0-5。

②PbCl2(s)+2C1-(aq) PbCl42-(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。

（1）①中生成淡黄色沉淀的离子方程式是________________________________________________，加入盐酸控制溶液的pH在0.5-1.0之间，主要目的是____________________。

（2）用化学平衡移动的原理解释③中使用冰水浴的原因是__________________

（3）上述流程中可循环利用的物质有_______________。

（4）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)42-。各形态的铅浓度分数x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Pb2+：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：

由表可知该试剂去除Pb2+的效果最好，请结合表中有关数据说明去除Pb2+比Fe3+效果好的理由是_________________________________________。

Answer 1

【答案】 PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S 抑制Fe3＋、Pb2＋的水解 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 盐酸和氯化铁 Pb(OH)3+OH= Pb(OH)42 加入试剂，Pb2+的浓度转化率为(0.10.004)÷0.1×100%=96%，Fe3+的浓度转化率为（0.120.04）÷0.12×100%=67%，所以去除Pb2+比Fe3+效果好

【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，利于PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl42△H>0正向进行，使PbCl2溶解，过滤除去硫等杂质，滤液A含有PbCl42、Cl、Fe2+、Fe3+等，滤液A蒸发浓缩，冷水浴中冷却，利于平衡逆向进行，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、烘干得到硫酸铅晶体，滤液C中含有HCl。

(1). 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，离子方程式为：PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S；Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9和7，流程中加入盐酸控制溶液的pH在0.5-1.0之间，主要目的是抑制Fe3+、Pb2＋的水解，故答案为：PbS+2Fe3＋+2Cl－= PbCl2+2Fe2＋+S；抑制Fe3+、Pb2＋的水解；

（2）.用冰水浴使PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl42△H>0逆向移动，使PbCl42转化PbCl2析出，故答案为：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；

（3）. 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：盐酸和氯化铁；

（4）. ①. pH≥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 +OH= Pb(OH) 42，故答案为：Pb(OH) 3 +OH= Pb(OH) 42；

②．加入试剂，Pb2+的浓度转化率为(0.10.004)÷0.1×100%=96%，Fe3+的浓度转化率为（0.120.04）÷0.12×100%=67%，所以去除Pb2+比Fe3+效果好，故答案为：加入试剂，Pb2+的浓度转化率为(0.10.004)÷0.1×100%=96%，Fe3+的浓度转化率为（0.120.04）÷0.12×100%=67%，所以去除Pb2+比Fe3+效果好。