【題目】硫酸鉛可用于鉛蓄電池、纖維增重劑、涂料分析試劑。工業(yè)上通常用自然界分布最廣的方鉛礦(主要成分為PbS)生產(chǎn)硫酸鉛。工藝流程如下:

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

PbCl2(s)+2C1-(aq) PbCl42-(aq) H>0

Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開(kāi)始沉淀時(shí)的PH值分別為1.97

1①中生成淡黃色沉淀的離子方程式是________________________________________________,加入鹽酸控制溶液的pH0.5-1.0之間,主要目的是____________________

2)用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理解釋③中使用冰水浴的原因是__________________

3)上述流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)有_______________。

4)煉鉛和用鉛都會(huì)使水體因重金屬鉛的含量增大而造成嚴(yán)重污染。水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有Pb2+Pb(OH)+、Pb(OH)2Pb(OH)3-、Pb(OH)42-。各形態(tài)的鉛濃度分?jǐn)?shù)x與溶液pH變化的關(guān)系如圖所示:

①探究Pb2+的性質(zhì):向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH,溶液變渾濁,繼續(xù)滴加NaOH溶液又變澄清;pH≥13時(shí),溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為________________。

②除去溶液中的Pb2+:科研小組用一種新型試劑可去除水中的痕量鉛和其他雜質(zhì)離子,實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下:

由表可知該試劑去除Pb2+的效果最好,請(qǐng)結(jié)合表中有關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明去除Pb2+Fe3+效果好的理由是_________________________________________。

【答案】 PbS+2Fe3+2Cl= PbCl2+2Fe2+S 抑制Fe3、Pb2的水解 用冰水浴使反應(yīng)PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl42-(aq)逆向移動(dòng),使PbCl42-不斷轉(zhuǎn)化為PbCl2晶體而析出 鹽酸和氯化鐵 Pb(OH)3+OH= Pb(OH)42 加入試劑,Pb2+的濃度轉(zhuǎn)化率為(0.10.004)÷0.1×100%=96%,F(xiàn)e3+的濃度轉(zhuǎn)化率為(0.120.04)÷0.12×100%=67%,所以去除Pb2+Fe3+效果好

【解析】往方鉛礦中加入FeCl3溶液和鹽酸,FeCl3PbS反應(yīng)生成PbCl2S,產(chǎn)物中加入飽和食鹽水趁熱過(guò)濾利于PbCl2(s)+2Cl(aq)PbCl42△H>0正向進(jìn)行,使PbCl2溶解,過(guò)濾除去硫等雜質(zhì),濾液A含有PbCl42、Cl、Fe2+、Fe3+,濾液A蒸發(fā)濃縮,冷水浴中冷卻利于平衡逆向進(jìn)行,析出PbCl2晶體濾液B中含有Fe2+、Fe3+,用過(guò)氧化氫進(jìn)行氧化后循環(huán)利用,PbCl2晶體中加入稀硫酸,轉(zhuǎn)化為更難溶的硫酸鉛沉淀,過(guò)濾得到硫酸鉛沉淀,洗滌、烘干得到硫酸鉛晶體,濾液C中含有HCl。

(1). FeCl3PbS反應(yīng)生成PbCl2S,Pb元素化合價(jià)不變,S元素化合價(jià)升高,則鐵元素的化合價(jià)降低,有FeCl2生成,反應(yīng)方程式為:2FeCl3+PbS=PbCl2+S+2FeCl2,離子方程式為:PbS+2Fe3+2Cl= PbCl2+2Fe2+S;Fe3+、Pb2+以氫氧化物形式開(kāi)始沉淀時(shí)的PH值分別為1.97,流程中加入鹽酸控制溶液的pH0.5-1.0之間,主要目的是抑制Fe3+、Pb2的水解,故答案為: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逆向移動(dòng)使PbCl42轉(zhuǎn)化PbCl2析出,故答案為:用冰水浴使反應(yīng)PbCl2s+2Cl(aq)PbCl42(aq)逆向移動(dòng),使PbCl42不斷轉(zhuǎn)化為PbCl2晶體而析出;

3. 過(guò)氧化氫將濾液BFe2+氧化為Fe3+,再循環(huán)利用,C溶液中含有HCl,也可以循環(huán)利用,故答案為:鹽酸和氯化鐵;

4. ①. pH≥13時(shí)Pb(OH) 3濃度減小,Pb(OH) 42濃度增大,Pb(OH) 3與氫氧根離子結(jié)合為Pb(OH) 42反應(yīng)離子方程式為:Pb(OH) 3 +OH= Pb(OH) 42,故答案為:Pb(OH) 3 +OH= Pb(OH) 42

②.加入試劑,Pb2+的濃度轉(zhuǎn)化率為(0.10.004)÷0.1×100%=96%,F(xiàn)e3+的濃度轉(zhuǎn)化率為(0.120.04)÷0.12×100%=67%,所以去除Pb2+Fe3+效果好,故答案為:加入試劑,Pb2+的濃度轉(zhuǎn)化率為(0.10.004)÷0.1×100%=96%,F(xiàn)e3+的濃度轉(zhuǎn)化率為(0.120.04)÷0.12×100%=67%,所以去除Pb2+Fe3+效果好。

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