Question

【题目】PbCO3可用于油漆、陶瓷和玻璃等工业。由方铅矿(主要成分为PbS，含有杂质FeS等)和软锰矿(主要成分为MnO2)制备PbCO3的流程如下：

已知：PbCl2难溶于冷水和乙醇，易溶于热水；各物质的溶度积见表。试回答下列问题：

物质	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的名称是________。

（2）步骤①中MnO2的作用是________，根据下图分析过程①的最佳反应条件是_________。

（3）步骤②趁热抽滤的原因是___________________。

（4）步骤③洗涤用的试剂是____________。

（5）将滤液Ⅱ先酸化，然后加入MnO2，反应的离子方程式为________；若反应后，进一步调节溶液的pH可分离出Fe3+和Mn2+，则调节溶液pH的范围为_________时表示Fe3+已沉淀完全]。

（6）步骤④反应的离子方程式为______________。

Answer 1

【答案】碳酸铅 氧化剂（将难溶的PbS转化为S和PbCl2） 80℃和3mol/LHCl PbCl2降温易结晶析出，趁热抽滤有利于铅的化合物与不溶性杂质分离 冷水或乙醇 3≤pH＜8

【解析】

根据流程：方铅矿(主要成分为PbS，含有杂质FeS等)和软锰矿(主要成分为MnO2)加入盐酸、NaCl主要发生反应：MnO2+PbS+4HCl=PbCl2+MnCl2+S+2H2O，浸出，趁热过滤，得到含有S的浸出渣，滤液I含有PbCl2、MnCl2、FeCl2、FeCl3等，冷却过滤得到PbCl2，将其与碳酸钠溶液反应，发生沉淀转化可得产品PbCO3，滤液II含有Mn2+、Fe2+、Fe3+，将滤液Ⅱ先酸化，然后加入MnO2，氧化Fe2+，调节溶液的pH沉淀Fe3+，可分离出Fe3+和Mn2+，据此分析作答。

(1)PbCO3的名称是碳酸铅；
(2)根据流程，加入二氧化锰得到S，故MnO2的作用是氧化剂(将难溶的PbS转化为S和PbCl2)；根据图可知，80℃和3mol/LHCl时，浸取率最高，温度再高或者盐酸浓度再高，浸取率变化不明显，故80℃和3mol/LHCl为最佳条件；
(3)已知PbCl2易溶于热水，故步骤②趁热抽滤的原因是PbCl2降温易结晶析出，趁热抽滤有利于铅的化合物与不溶性杂质分离；
(4)已知PbCl2难溶于冷水和乙醇，故步骤③洗涤用的试剂是冷水或乙醇，以降低氯化铅的溶解损耗；

(5)滤液II含有Mn2+、Fe2+、Fe3+，先酸化然后加入MnO2可氧化Fe2+生成Fe3+，反应为：2Fe2++4H++MnO2=2Fe3++Mn2++2H2O；已知：Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，则Fe3+完全沉淀时，c(OH-)==mol/L=10-11mol/L，则c(H+)=10-3mol/L，pH=3，又Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13，c(Mn2+)=0.2mol/L，则Mn2+刚开始沉淀时c(OH-)=mol/L=10-6mol/L，则c(H+)=10-8mol/L，pH=8，故为Fe3+完全沉淀而不使Mn2+沉淀，pH范围为：3≤pH＜8；

(6)根据表格数据可知PbCl2的溶度积要比PbCO3的溶度积大得多，所以虽然为不同种类型的沉淀，也可知PbCO3的溶解度较小，所以PbCl2与碳酸钠溶液混合使PbCl2转化为PbCO3，离子方程式为：PbCl2(S)+CO32-(aq)=PbCO3(S)+2Cl-(aq)。