Question

15．方铅矿（主要成分是PbS，含少量ZnS、Fe、Ag）是提炼铅及其化合物的重要矿物，其工艺流程如图
回答下列问题：
（1）流程中“趁热”过滤的原因是防止PbCl₂结晶析出，滤渣的主要成分是Ag和Fe（OH）₃．
（2）该工艺流程中可循环利用的物质是盐酸．
（3）PbSO₄与PbS在加热条件下发生反应的化学方程式为PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂．
（4）《药性论》中有关铅丹（Pb₃O₄）的描述是：“治惊悸狂走，呕逆，消渴．”将PbO高温焙烧可制得铅丹，铅丹中含有的PbO与Al₂O₃性质相似，可用氢氧化钠溶液提纯铅丹，提纯时发生反应的离子方程是PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-．
（5）以石墨为电极，电解Pb（NO₃）₂溶液制备PbO₂，电解过程中阳极的电极反应式为Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装置中阳极增重23.9g时（忽略副反应），理论上蓄电池负极增重9.6g．
（6）取一定量含有Pb²⁺、Cu²⁺的工业废水，向其中滴加Na₂S溶液，当PbS开始沉淀时，溶液中$\frac{c（P{b}^{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 方铅矿（主要成分是PbS，含少量ZnS、Fe、Ag），粉碎加盐酸，其中PbS、ZnS与盐酸反应生成氯化铅、氯化锌和硫化氢气体，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，Ag不反应，将氢气和硫化氢气体回收，向浊液中通入足量的氯气氧化亚铁离子，并调节溶液的pH，沉淀铁离子，为防止PbCl₂结晶析出，趁热过滤，将Ag和Fe（OH）₃与氯化铅和氯化锌分离，则滤渣为Ag和Fe（OH）₃，冰水冷却滤液，PbCl₂结晶析出，过滤，得到PbCl₂晶体，向晶体加入适量的硫酸，生成硫酸铅沉淀，过滤，将硫酸铅沉淀与硫化铅加热反应制得铅，PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂，据此分析解答（1）～（3）；
（4）PbO与Al₂O₃性质相似，与氢氧化钠反应的离子方程式为：PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-；
（5）电解时，阳极上铅离子失电子和水反应生成二氧化铅；根据电路路电子转移数目相等计算；
（6）根据$\frac{c（P{b}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{c（P{b}^{2+}）•c（{S}^{2-}）}{c（C{u}^{2+}）•c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（PbS）}{Ksp（CuS）}$计算．

解答 解：（1）由分析可知，为防止PbCl₂结晶析出，趁热过滤；滤渣为Ag和Fe（OH）₃；
故答案为：防止PbCl₂结晶析出；Ag和Fe（OH）₃；
（2）流程中，反应消耗盐酸，向PbCl₂晶体加入适量的硫酸又生成盐酸，可循环利用；
故答案为：盐酸；
（3）PbSO₄与PbS在加热条件下发生反应的化学方程式为：PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂；
故答案为：PbSO₄+PbS$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Pb+SO₂；
（4）PbO与Al₂O₃性质相似，与氢氧化钠反应的离子方程式为：PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-；
故答案为：PbO+OH^-+H₂O=[Pb（OH）₃]^-；
（5）电解时，阳极上铅离子失电子和水反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装置中阳极增重23.9g时，说明阳极生成PbO₂的质量为23.9g，则n（PbO₂）=23.9g÷239g/mol=0.1mol，故转移电子为0.2mol，蓄电池的负极为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，转移电子数为0.2mol，故负极增重为0.1mol×303g/mol-0.1×207g/mol=9.6g；
故答案为：Pb²⁺+2H₂O-2e^-=PbO₂↓+4H⁺；9.6；
（6）已知K_SP（PbS）=3.4×10^-28，K_sp（CuS）=1.3×10^-36，取一定量含有Pb²⁺、Cu²⁺的工业废水，向其中滴加Na₂S溶液，当PbS开始沉淀时，溶液中$\frac{c（P{b}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{c（P{b}^{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；
故答案为：2.6×10⁸．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、电化学的计算、溶度积的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．