Question

【题目】用方铅矿(主要成分为PbS，含有杂质FeS等)和软锰矿(主要成分为MnO2，还有少量Fe2O3，Al2O3等杂质) 制备PbSO4和Mn3O4的工艺流程如下：

已知：①浸取中主要反应：PbS＋MnO2＋4HCl＝MnCl2＋PbCl2＋S＋2H2O

②PbCl2难溶于冷水，易溶于热水；PbCl2 (s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq) △H＞0

③Mn3O4是黑色不溶于水的固体，制备原理为：6MnCl2＋O2＋12NH3H2O＝2Mn3O4↓＋12NH4Cl＋6H2O

④部分金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下(开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol·L1计算)。

金属离子	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mn2+
开始沉淀的pH	7.6	2.7	4.0	7.7
沉淀完全的pH	9.6	3.7	5.2	9.8

（1）“浸取”需控制温度在80℃左右，为加快酸浸速率，还可采用的方法是______。

（2）加入饱和NaCl溶液的目的是______。

（3）“浸取”过程中MnO2将Fe2+氧化的离子方程式为______。

（4）用MnCO3调节溶液pH的范围为______。

（5）“趁热抽滤”的目的是______。

（6）已知：反应温度和溶液pH对Mn3O4的纯度和产率影响分别如图1、图2所示，请补充完整由滤液X制备Mn3O4的实验方案：______，真空干燥4小时得产品Mn3O4。（实验中须使用的试剂：氨水、空气）

Answer 1

【答案】粉碎矿石或搅拌或适当增加盐酸浓度 增大PbCl2的溶解度 2Fe2+＋MnO2＋4H+＝Mn2+＋2Fe3+＋2H2O 5.2≤pH＜7.7 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 将滤液X水浴加热并保持50℃，用氨水调节溶液pH并维持在8.5左右，在不断搅拌下，边通空气边加氨水，直至有大量黑色沉淀生成时，静置，在上层清液中继续滴加氨水不再有沉淀生成，过滤，洗涤沉淀2~3次直至洗涤液检验不出Cl

【解析】

首先将方铅矿和软锰矿加盐酸和饱和氯化钠溶液浸取，方程式题干已经给出，接下来过滤得到的滤渣I为单质硫及其他不溶性杂质，接下来加入碳酸锰调节pH，趁热抽滤可以保持氯化铅溶解在水中，而不溶性杂质被过滤，再冷却过滤即可得到纯净的氯化铅，滤液X中的氯化锰再通过题干给出的方程式制备四氧化三锰，而氯化铅与硫酸钠溶液反应可以转化为更难溶的硫酸铅沉淀，据此来分析即可。

（1）为加快溶解，我们可以通过搅拌、粉碎矿石来增大接触面积、适当提高盐酸的浓度方法；

（2）饱和氯化钠溶液中有大量的，可以促进题干中给出的反应②的正向进行，增大氯化铅的溶解度；

（3）二氧化锰中+4价的锰有强氧化性，具有还原性，二者发生氧化还原反应：；

（4）调节pH的目的是将溶液中除锰以外的其它金属离子除去，根据题目给出的表格可以发现当时和已经沉淀完全，若时锰将开始沉淀，造成产物的损失，因此最佳pH范围为；

（5）题目告知我们氯化铅易溶于热水，难溶于冷水，因此趁热过滤可将氯化铅保持在溶液中，不溶性其它金属化合物将被过滤除去；

（6）根据题图不难看出，50℃和pH8.5左右是最佳的反应条件，因此我们将滤液X水浴加热并保持50℃，用氨水调节溶液pH并维持在8.5左右，在不断搅拌下，边通空气边加氨水，直至有大量黑色沉淀生成时，静置，在上层清液中继续滴加氨水不再有沉淀生成，过滤，洗涤沉淀2~3次直至洗涤液检验不出即可。