Question

15．方鉛礦（主要成分是PbS，含少量ZnS、Fe、Ag）是提煉鉛及其化合物的重要礦物，其工藝流程如圖
回答下列問題：
（1）流程中“趁熱”過濾的原因是防止PbCl₂結晶析出，濾渣的主要成分是Ag和Fe（OH）₃．
（2）該工藝流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是鹽酸．
（3）PbSO₄與PbS在加熱條件下發(fā)生反應的化學方程式為PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂．
（4）《藥性論》中有關鉛丹（Pb₃O₄）的描述是：“治驚悸狂走，嘔逆，消渴．”將PbO高溫焙燒可制得鉛丹，鉛丹中含有的PbO與Al₂O₃性質(zhì)相似，可用氫氧化鈉溶液提純鉛丹，提純時發(fā)生反應的離子方程是PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-．
（5）以石墨為電極，電解Pb（NO₃）₂溶液制備PbO₂，電解過程中陽極的電極反應式為Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；若電解過程中以鉛蓄電池為電源，當電解裝置中陽極增重23.9g時（忽略副反應），理論上蓄電池負極增重9.6g．
（6）取一定量含有Pb²⁺、Cu²⁺的工業(yè)廢水，向其中滴加Na₂S溶液，當PbS開始沉淀時，溶液中$\frac{c（P^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=2.6×10⁸．（已知K_SP（PbS）=3.4×10^-28，K_sp（CuS）=1.3×10^-36）

Answer 1

分析 方鉛礦（主要成分是PbS，含少量ZnS、Fe、Ag），粉碎加鹽酸，其中PbS、ZnS與鹽酸反應生成氯化鉛、氯化鋅和硫化氫氣體，鐵與鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，Ag不反應，將氫氣和硫化氫氣體回收，向濁液中通入足量的氯氣氧化亞鐵離子，并調(diào)節(jié)溶液的pH，沉淀鐵離子，為防止PbCl₂結晶析出，趁熱過濾，將Ag和Fe（OH）₃與氯化鉛和氯化鋅分離，則濾渣為Ag和Fe（OH）₃，冰水冷卻濾液，PbCl₂結晶析出，過濾，得到PbCl₂晶體，向晶體加入適量的硫酸，生成硫酸鉛沉淀，過濾，將硫酸鉛沉淀與硫化鉛加熱反應制得鉛，PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂，據(jù)此分析解答（1）～（3）；
（4）PbO與Al₂O₃性質(zhì)相似，與氫氧化鈉反應的離子方程式為：PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-；
（5）電解時，陽極上鉛離子失電子和水反應生成二氧化鉛；根據(jù)電路路電子轉移數(shù)目相等計算；
（6）根據(jù)$\frac{c（P^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{c（P^{2+}）•c（{S}^{2-}）}{c（C{u}^{2+}）•c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（PbS）}{Ksp（CuS）}$計算．

解答 解：（1）由分析可知，為防止PbCl₂結晶析出，趁熱過濾；濾渣為Ag和Fe（OH）₃；
故答案為：防止PbCl₂結晶析出；Ag和Fe（OH）₃；
（2）流程中，反應消耗鹽酸，向PbCl₂晶體加入適量的硫酸又生成鹽酸，可循環(huán)利用；
故答案為：鹽酸；
（3）PbSO₄與PbS在加熱條件下發(fā)生反應的化學方程式為：PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂；
故答案為：PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂；
（4）PbO與Al₂O₃性質(zhì)相似，與氫氧化鈉反應的離子方程式為：PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-；
故答案為：PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-；
（5）電解時，陽極上鉛離子失電子和水反應生成二氧化鉛，電極反應式為Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；若電解過程中以鉛蓄電池為電源，當電解裝置中陽極增重23.9g時，說明陽極生成PbO₂的質(zhì)量為23.9g，則n（PbO₂）=23.9g÷239g/mol=0.1mol，故轉移電子為0.2mol，蓄電池的負極為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，轉移電子數(shù)為0.2mol，故負極增重為0.1mol×303g/mol-0.1×207g/mol=9.6g；
故答案為：Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；9.6；
（6）已知K_SP（PbS）=3.4×10^-28，K_sp（CuS）=1.3×10^-36，取一定量含有Pb²⁺、Cu²⁺的工業(yè)廢水，向其中滴加Na₂S溶液，當PbS開始沉淀時，溶液中$\frac{c（P^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{c（P^{2+}）•c（{S}^{2-}）}{c（C{u}^{2+}）•c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（PbS）}{Ksp（CuS）}$=$\frac{3.4×1{0}^{-28}}{1.3×1{0}^{-36}}$=2.6×10⁸；
故答案為：2.6×10⁸．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應、電化學的計算、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．