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；各物質的溶度積見下表。試回答下列問題：

物質	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________，根據下圖分析①的最佳反應條件是________。

(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Y先酸化，然后加入MnO2，反應的離子方程式為__________；若反應后c(Mn2+)=0.2mol/L，進一步調節(jié)溶液的pH可分離Fe3+和Mn2+，溶液所調的pH范圍為_______[c(Fe3+)≤1×10-5 mol/L時表示Fe3+已沉淀完全]。

(6)步驟④反應的離子方程式為______________。

(7)樣品PbCO3中有少量PbCl2雜質，提純的實驗方案是________。

Answer 1

【答案】碳酸鉛 氧化劑（將難溶的PbS轉化為S和溶液中的PbCl2-） 80℃和3mol/LHCl PbCl2降溫易結晶析出，趁熱抽濾有利于鉛的化合物與不溶性雜質分離 冷水或乙醇 2Fe2+ + 4H+ + MnO2＝2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O 3≤pH＜8或3~8 PbCl2+CO32-＝PbCO3 +2Cl- 向樣品中加Na2CO3溶液浸取，過濾洗滌或向樣品中加熱水浸泡，趁熱過濾，熱水洗滌

【解析】

方鉛礦(主要成分為PbS，含有雜質FeS等)和軟錳礦(主要成分為MnO2)中加入鹽酸，發(fā)生氧化還原反應生成PbCl2、MnCl2和FeCl3以及硫沉淀，加入NaCl促進反應PbCl2 (s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，趁熱過濾，濾液X中含有PbCl42-(aq)和FeCl3，冷卻后過濾得到PbCl2產品和濾液Y，PbCl2中加入碳酸鈉溶液發(fā)生沉淀的轉化生成PbCO3，據此分析解答。

(1)PbCO3的名稱為碳酸鉛，故答案為：碳酸鉛；

(2)步驟①反應生成了硫沉淀，說明MnO2是氧化劑，將難溶的PbS轉化為S和溶液中的PbCl2-，根據圖象，80℃和3mol/LHCl時，浸取率最高，故答案為：氧化劑(或將難溶的PbS轉化為S和溶液中的PbCl2-)；80℃和3mol/LHCl；

(3)根據流程圖步驟③的提示，PbCl2降溫易結晶析出，因此步驟②需要趁熱抽濾，有利于鉛的化合物與不溶性雜質分離，故答案為：PbCl2降溫易結晶析出，趁熱抽濾有利于鉛的化合物與不溶性雜質分離；

(4)PbCl2難溶于冷水和乙醇，易溶于熱水，步驟③洗滌用的試劑可以是冷水或乙醇，故答案為：冷水或乙醇；

(5)將濾液Y先酸化，然后加入MnO2，二氧化錳將亞鐵離子氧化，反應的離子方程式為2Fe2+ + 4H+ + MnO2＝2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O；若反應后c(Mn2+)=0.2mol/L，進一步調節(jié)溶液的pH可分離Fe3+和Mn2+，根據表格數據，使Fe3+完全沉淀時，溶液中c(OH-)=≥=1×10-11，此時pH≥3，使Mn2+恰好開始沉淀時，溶液中c(OH-)===1×10-6，此時pH=8，因此需要調節(jié)溶液的pH至3≤pH＜8才能達到分離目的，故答案為：2Fe2+ + 4H+ + MnO2＝2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O；3≤pH＜8；

(6)步驟④中PbCl2中加入碳酸鈉溶液發(fā)生沉淀的轉化生成PbCO3，反應的離子方程式為PbCl2+CO32-＝PbCO3 +2Cl-，故答案為：PbCl2+CO32-＝PbCO3 +2Cl-；

(7)樣品PbCO3中有少量PbCl2雜質，根據PbCl2難溶于冷水和乙醇，易溶于熱水，和流程圖中PbCl2中加入碳酸鈉溶液能夠發(fā)生沉淀的轉化生成PbCO3，提純的方法是向樣品中加Na2CO3溶液浸取，過濾洗滌或向樣品中加熱水浸泡，趁熱過濾，熱水洗滌，故答案為：向樣品中加Na2CO3溶液浸取，過濾洗滌或向樣品中加熱水浸泡，趁熱過濾，熱水洗滌。