Question

【題目】PbCO3可用于油漆、陶瓷和玻璃等工業(yè)。由方鉛礦(主要成分為PbS，含有雜質(zhì)FeS等)和軟錳礦(主要成分為MnO2)制備PbCO3的流程如下：

已知：PbCl2難溶于冷水和乙醇，易溶于熱水；各物質(zhì)的溶度積見表。試回答下列問題：

物質(zhì)	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	PbCl2	PbS	PbCO3
Ksp	2×10-13	8.0×10-16	1×10-38	1.6×10-5	8.0×10-28	7.4×10-14

（1）PbCO3的名稱是________。

（2）步驟①中MnO2的作用是________，根據(jù)下圖分析過程①的最佳反應(yīng)條件是_________。

（3）步驟②趁熱抽濾的原因是___________________。

（4）步驟③洗滌用的試劑是____________。

（5）將濾液Ⅱ先酸化，然后加入MnO2，反應(yīng)的離子方程式為________；若反應(yīng)后，進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液的pH可分離出Fe3+和Mn2+，則調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為_________時表示Fe3+已沉淀完全]。

（6）步驟④反應(yīng)的離子方程式為______________。

Answer 1

【答案】碳酸鉛 氧化劑（將難溶的PbS轉(zhuǎn)化為S和PbCl2） 80℃和3mol/LHCl PbCl2降溫易結(jié)晶析出，趁熱抽濾有利于鉛的化合物與不溶性雜質(zhì)分離 冷水或乙醇 3≤pH＜8

【解析】

根據(jù)流程：方鉛礦(主要成分為PbS，含有雜質(zhì)FeS等)和軟錳礦(主要成分為MnO2)加入鹽酸、NaCl主要發(fā)生反應(yīng)：MnO2+PbS+4HCl=PbCl2+MnCl2+S+2H2O，浸出，趁熱過濾，得到含有S的浸出渣，濾液I含有PbCl2、MnCl2、FeCl2、FeCl3等，冷卻過濾得到PbCl2，將其與碳酸鈉溶液反應(yīng)，發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化可得產(chǎn)品PbCO3，濾液II含有Mn2+、Fe2+、Fe3+，將濾液Ⅱ先酸化，然后加入MnO2，氧化Fe2+，調(diào)節(jié)溶液的pH沉淀Fe3+，可分離出Fe3+和Mn2+，據(jù)此分析作答。

(1)PbCO3的名稱是碳酸鉛；
(2)根據(jù)流程，加入二氧化錳得到S，故MnO2的作用是氧化劑(將難溶的PbS轉(zhuǎn)化為S和PbCl2)；根據(jù)圖可知，80℃和3mol/LHCl時，浸取率最高，溫度再高或者鹽酸濃度再高，浸取率變化不明顯，故80℃和3mol/LHCl為最佳條件；
(3)已知PbCl2易溶于熱水，故步驟②趁熱抽濾的原因是PbCl2降溫易結(jié)晶析出，趁熱抽濾有利于鉛的化合物與不溶性雜質(zhì)分離；
(4)已知PbCl2難溶于冷水和乙醇，故步驟③洗滌用的試劑是冷水或乙醇，以降低氯化鉛的溶解損耗；

(5)濾液II含有Mn2+、Fe2+、Fe3+，先酸化然后加入MnO2可氧化Fe2+生成Fe3+，反應(yīng)為：2Fe2++4H++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O；已知：Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，則Fe3+完全沉淀時，c(OH-)==mol/L=10-11mol/L，則c(H+)=10-3mol/L，pH=3，又Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13，c(Mn2+)=0.2mol/L，則Mn2+剛開始沉淀時c(OH-)=mol/L=10-6mol/L，則c(H+)=10-8mol/L，pH=8，故為Fe3+完全沉淀而不使Mn2+沉淀，pH范圍為：3≤pH＜8；

(6)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知PbCl2的溶度積要比PbCO3的溶度積大得多，所以雖然為不同種類型的沉淀，也可知PbCO3的溶解度較小，所以PbCl2與碳酸鈉溶液混合使PbCl2轉(zhuǎn)化為PbCO3，離子方程式為：PbCl2(S)+CO32-(aq)=PbCO3(S)+2Cl-(aq)。