Question

15．下面是某課外小組從初選后的方鉛礦【主要成分PbS，含少量黃銅礦（CuFeS₂）中提取硫磺、銅、鉛的工藝流程：

已知：CuFeS₂+4FeCl₃=2S+5FeCl₂+CuCl₂  PbS+2FeCl₃=S+PbCl₂+2FeCl₂
（1）黃銅礦（　CuFeS₂　）中Fe元素的化合價(jià)為+2，提高方鉛礦酸浸效率的措施有攪拌，適當(dāng)提高酸的濃度，加熱，將礦石粉碎，延長浸取時(shí)間等．（寫出兩種方法即可）
（2）過濾過程中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；單質(zhì)A是S，在此工藝操作中可循環(huán)利用的物質(zhì)有鉛和鹽酸和氯化鐵溶液．
（3）在酸性的FeCl₂溶液中加入H₂O₂溶液，其反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）PbSO₄與PbS加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+2SO₂↑．
將沉淀PbSO₄與足量的碳酸鈉溶液混合，沉淀可轉(zhuǎn)化可轉(zhuǎn)化為PbCO₃，寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$．（已知K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-5，K_sp（PbCO₃）=3.3×10^-14）
（5）鉛蓄電池的電極材料分別是Pb和PbO₂，電解質(zhì)溶液為硫酸．鉛蓄電池充放電的總反應(yīng)方程式為：PbO₂+Pb+2H₂SO₄$?_{充電}^{放電}$2PbHO₄+2H₂O，充電時(shí)，鉛蓄電池陽極的電極反應(yīng)式為PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 方鉛礦中加入氯化鐵溶液酸浸，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S，過濾液A含有FeCl₂、CuCl₂以及PbCl₂等，加入適量Pb粉可置換出銅，濾液B中含有FeCl₂、PbCl₂等，經(jīng)冷水冷卻，過濾可得到PbCl₂晶體，加入適量硫酸可生成鹽酸和硫酸鉛，其中鹽酸和循環(huán)使用，硫酸鉛中加入PbS發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pb和二氧化硫氣體，F(xiàn)eCl₂溶液中加入過氧化氫，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成FeCl₃，可循環(huán)使用，以此解答該題．

解答 解：方鉛礦中加入氯化鐵溶液酸浸，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S，過濾液A含有FeCl₂、CuCl₂以及PbCl₂等，加入適量Pb粉可置換出銅，濾液B中含有FeCl₂、PbCl₂等，經(jīng)冷水冷卻，過濾可得到PbCl₂晶體，加入適量硫酸可生成鹽酸和硫酸鉛，其中鹽酸和循環(huán)使用，硫酸鉛中加入PbS發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pb和二氧化硫氣體，F(xiàn)eCl₂溶液中加入過氧化氫，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成FeCl₃，可循環(huán)使用，
（1）CuFeS₂中Cu為+2價(jià)，S為-2價(jià)，則Fe元素的化合價(jià)為+2價(jià)，方鉛礦酸浸為固體和溶液的反應(yīng)，為提高反應(yīng)的速率，可加熱、增大溶液濃度、增大固體的接觸面積或攪拌等，故答案為：+2；攪拌，適當(dāng)提高酸的濃度，加熱，將礦石粉碎，延長浸取時(shí)間等；
（2）過濾過程中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，由以上分析可知單質(zhì)A是S，在此工藝操作中可循環(huán)利用的物質(zhì)有鉛和鹽酸、氯化鐵溶液，
故答案為：漏斗；S；鹽酸和氯化鐵溶液；
（3）FeCl₂溶液中加入過氧化氫，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成FeCl₃，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）硫酸鉛中加入PbS發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pb和二氧化硫氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+2SO₂↑，PbSO₄轉(zhuǎn)化為PbCO₃反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（B{a}^{2+}）．c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（B{a}^{2+}）．c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，
故答案為：PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+2SO₂↑；$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$；
（5）充電時(shí)，陽極上PbSO₄失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺，故答案為：PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的分離和提純和原電池及電解池原理，為高考高頻點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、推斷、知識(shí)運(yùn)用能力，明確流程圖中各個(gè)步驟發(fā)生的反應(yīng)、操作方法、存在的物質(zhì)等知識(shí)點(diǎn)即可解答，題目難度中等．