Question

【题目】PbCl2是一种重要的化工材料，常用作助溶剂、制备铅黄等染料。工业生产中利用方铅矿精矿（主要成分为PbS，含有FeS2等杂质）和软锰矿（主要成分为MnO2）制备PbCl2的工艺流程如下图所示。

已知：i．PbCl2微溶于水

ii．PbCl2（s）+2Cl－（aq）PbCl42－（aq）△H＞0

（1）浸取过程中MnO2与PbS发生如下反应，请将离子反应补充完整并配平：_____

______+___Cl－+___PbS+___MnO2=___PbCl2+__SO42-+_____ +_____

（2）由于PbCl2微溶于水，容易附着在方铅矿表面形成“钝化层”使反应速率大大降低，浸取剂中加入饱和NaCl溶液可有效避免这一现象，原因是__________。

（3）调pH的目的是____________。

（4）沉降池中获得PbCl2采取的措施有_________。

（5）通过电解酸性废液可重新获得MnO2，装置示意图如下：

①在_____极（填“a”或“b”）获得MnO2，电极反应为_______________。

②电解过程中发现有Cl2产生，原因可能是_____________(用化学用语表示)。

Answer 1

【答案】8H++2Cl-+PbS+4MnO2=PbCl2+SO42-+4Mn2++4H2O PbCl2（s）+2Cl-（aq）PbCl42-（aq），加入NaCl增大c（Cl-），有利于平衡正向移动，将PbCl2（s）转化为溶液中的离子，消除“钝化层” 除去溶液中的Fe3+ 加水稀释、降温 a Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 2Cl--2e-=Cl2↑或（MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O）

【解析】

方铅矿精矿(主要成分为PbS，含有FeS2等杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)中加入稀盐酸，根据酸性废液中含有硫酸根离子矿渣，PbS中S元素被氧化成硫酸根离子，则发生反应为4MnO2+PbS+8HCl=3MnCl2+PbCl2+MnSO4+4H2O，加入NaCl促进反应PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，加入NaOH溶液调节溶液pH，使铁离子转化成氢氧化铁沉淀，过滤得到氢氧化铁、矿渣和滤液；PbCl2微溶于水，将溶液沉降过滤得到PbCl2；电解酸性废液(Mn2+、SO42-、Cl-)可重新获得MnO2，连接电源正极为阳极，发生氧化反应，连接电源负极为阴极，发生还原反应，据此解答。

(1)浸取过程中MnO2与PbS发生反应4MnO2+PbS+8HCl=3MnCl2+PbCl2+MnSO4+4H2O，离子反应为：8H++2Cl-+PbS+4MnO2=PbCl2+4Mn2++SO42-+4H2O；

(2)浸取剂中加入饱和NaCl溶液可有效避免钝化层的原因为：已知PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，加入NaCl增大c(Cl-)，有利于平衡正向移动，将PbCl2(s)转化为溶液中的离子，消除“钝化层”；

(3)根据流程可知调节溶液pH，使铁离子转化成氢氧化铁沉淀，除去溶液中的Fe3+；

(4)已知：PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)△H＞0，可以通过加水稀释、降温促进反应逆向进行，获得PbCl2；

(5)①酸性废液(Mn2+、SO42-、Cl-)，得到MnO2，故Mn2+失去电子发生氧化反应得到MnO2，电极反应为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，为阳极，则连接a极；

②酸性废液中有氯离子，可能在阳极放电得到氯气，也可能被生成的二氧化锰氧化得到氯气，涉及的反应为：2Cl--2e-=Cl2↑、MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O。