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；各物质的溶度积见下表。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Y先酸化，然后加入MnO2，反应的离子方程式为__________；若反应后c(Mn2+)=0.2mol/L，进一步调节溶液的pH可分离Fe3+和Mn2+，溶液所调的pH范围为_______[c(Fe3+)≤1×10-5 mol/L时表示Fe3+已沉淀完全]。

(6)步骤④反应的离子方程式为______________。

(7)样品PbCO3中有少量PbCl2杂质，提纯的实验方案是________。

Answer 1

【答案】碳酸铅 氧化剂（将难溶的PbS转化为S和溶液中的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 2Fe2+ + 4H+ + MnO2＝2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O 3≤pH＜8或3~8 PbCl2+CO32-＝PbCO3 +2Cl- 向样品中加Na2CO3溶液浸取，过滤洗涤或向样品中加热水浸泡，趁热过滤，热水洗涤

【解析】

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)中加入盐酸，发生氧化还原反应生成PbCl2、MnCl2和FeCl3以及硫沉淀，加入NaCl促进反应PbCl2 (s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，趁热过滤，滤液X中含有PbCl42-(aq)和FeCl3，冷却后过滤得到PbCl2产品和滤液Y，PbCl2中加入碳酸钠溶液发生沉淀的转化生成PbCO3，据此分析解答。

(1)PbCO3的名称为碳酸铅，故答案为：碳酸铅；

(2)步骤①反应生成了硫沉淀，说明MnO2是氧化剂，将难溶的PbS转化为S和溶液中的PbCl2-，根据图象，80℃和3mol/LHCl时，浸取率最高，故答案为：氧化剂(或将难溶的PbS转化为S和溶液中的PbCl2-)；80℃和3mol/LHCl；

(3)根据流程图步骤③的提示，PbCl2降温易结晶析出，因此步骤②需要趁热抽滤，有利于铅的化合物与不溶性杂质分离，故答案为：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)PbCl2难溶于冷水和乙醇，易溶于热水，步骤③洗涤用的试剂可以是冷水或乙醇，故答案为：冷水或乙醇；

(5)将滤液Y先酸化，然后加入MnO2，二氧化锰将亚铁离子氧化，反应的离子方程式为2Fe2+ + 4H+ + MnO2＝2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O；若反应后c(Mn2+)=0.2mol/L，进一步调节溶液的pH可分离Fe3+和Mn2+，根据表格数据，使Fe3+完全沉淀时，溶液中c(OH-)=≥=1×10-11，此时pH≥3，使Mn2+恰好开始沉淀时，溶液中c(OH-)===1×10-6，此时pH=8，因此需要调节溶液的pH至3≤pH＜8才能达到分离目的，故答案为：2Fe2+ + 4H+ + MnO2＝2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O；3≤pH＜8；

(6)步骤④中PbCl2中加入碳酸钠溶液发生沉淀的转化生成PbCO3，反应的离子方程式为PbCl2+CO32-＝PbCO3 +2Cl-，故答案为：PbCl2+CO32-＝PbCO3 +2Cl-；

(7)样品PbCO3中有少量PbCl2杂质，根据PbCl2难溶于冷水和乙醇，易溶于热水，和流程图中PbCl2中加入碳酸钠溶液能够发生沉淀的转化生成PbCO3，提纯的方法是向样品中加Na2CO3溶液浸取，过滤洗涤或向样品中加热水浸泡，趁热过滤，热水洗涤，故答案为：向样品中加Na2CO3溶液浸取，过滤洗涤或向样品中加热水浸泡，趁热过滤，热水洗涤。