题目

题型：不详难度：来源：

（16分）硫酸铅（PbSO₄）广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿（PbS）直接制备硫酸铅粉末的流程如下：

已知：（ⅰ）PbCl₂（s）+2Cl^－(aq)PbCl₄^-(aq) △H＞0
（ⅱ）K_sp(PbSO₄)=1.08×10^-8, K_sp(PbCl₂)=1.6×10^-5
（ⅲ）Fe^3＋、Pb^2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH值分别为3.2、7.04
（1）步骤Ⅰ中生成PbCl₂和S的离子方程式                               ，加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5～1.0，原因是                                     。
（2）用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因                       。
（3）写出PbCl₂晶体转化为PbSO₄沉淀的离子方程式                           。
（4）请用离子方程式解释滤液2加入H₂O₂可循环利用的原因                         ，滤液3是               。
（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的  PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为                      。

答案

（16分）
（1）PbS+2Fe^3＋+2Cl^－= PbCl₂+2Fe^2＋+S（3分），抑制Fe^3＋、Pb^2＋的水解（2 分）
（2）用冰水浴使反应PbCl₂（s）+2Cl^－(aq)PbCl₄^－(aq)逆向移动，使PbCl₄ ^－不断转化为PbCl₂晶体而析出。（3分）
（3）PbCl₂（s）+SO₄^2-(aq) PbSO₄ (s) +2Cl^－(aq) （2分）
（4）2Fe^2＋+ H₂O₂+2H^＋=2Fe^3＋+2H₂O（2分），盐酸（2分）
（5）PbSO₄+2e^－="Pb+" SO₄^2－（2分）

解析

试题分析：（1）步骤Ⅰ中生成PbCl₂和S，说明加入的盐酸、氯化铁与PbS发生氧化还原反应，S元素化合价升高，则铁元素的化合价降低，离子方程式为PbS+2Fe^3＋+2Cl^－= PbCl₂+2Fe^2＋+S；Fe^3＋、Pb^2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH值分别为3.2、7.04，所以加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5～1.0，原因是抑制Fe^3＋、Pb^2＋的水解；
（2）加入饱和食盐水后存在PbCl₂（s）+2Cl^－(aq)PbCl₄^-(aq) △H＞0，在冰水浴中，温度较低，使平衡逆向移动，生成PbCl₂晶体而析出；
（3）K_sp(PbSO₄)=1.08×10^-8< K_sp(PbCl₂)=1.6×10^-5，根据沉淀的转化，PbCl₂晶体转化为PbSO₄沉淀是因为PbCl₂中加入稀硫酸破坏了氯化铅的溶解平衡，使溶解平衡正向移动生成硫酸铅，离子方程式为PbCl₂（s）+SO₄^2-(aq) PbSO₄ (s) +2Cl^－(aq)；
（4）滤液2的主要成分是氯化亚铁，与过氧化氢反应又生成氯化铁，作氧化剂使用，离子方程式为2Fe^2＋+ H₂O₂+2H^＋=2Fe^3＋+2H₂O；由（3）可知氯化铅转化为硫酸铅同时生成氯化氢，所以滤液3是盐酸溶液；
（5）充电时是把电能转化为化学能，相当于电解池装置，所以阴极发生还原反应，Pb的化合价降低成为单质Pb，电极反应式为PbSO₄+2e^－="Pb+" SO₄^2－