【題目】硫酸鉛可用于鉛蓄電池、纖維增重劑、涂料分析試劑。工業(yè)上通常用方鉛礦(主要成分為PbS)生產(chǎn)硫酸鉛。工藝流程如下:

已知:

①25℃,Ksp(PbS)=1.0×10-28,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5

PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq) H>0

③Fe3+以氫氧化物形式開始沉淀時的pH值為1.9

(1)由于Ksp(PbS)﹤Ksp(PbCl2),PbS+2HClPbCl2+H2S的反應(yīng)程度很小,加入FeCl3能增大反應(yīng)程度,原因是____________________;步驟①反應(yīng)過程中可觀察到有淡黃色固體生成,總反應(yīng)的離子方程式為_____________________;該步驟需控制溶液的pH<1.9,主要目的是_______________________。

(2)步驟②中飽和食鹽水的作用是_________________________。

(3)步驟③中濾液A經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、用冰水浴冷卻結(jié)晶后,還需進(jìn)行的操作是__________(填操作名稱)。

(4)步驟④中,若加入稀硫酸充分反應(yīng)后所得懸濁液中c(Cl-)=1.0mol·L-1,則c(SO42-)=________[Ksp(PbSO4)=1.6×10-8]。步驟⑤中濾液B用適量試劑X處理后可循環(huán)利用,試劑X應(yīng)選用下列中的_____(填標(biāo)號)。

a.HNO3 b.Cl2 c.H2O2 d.鐵粉

(5)煉鉛和用鉛都會使水體因重金屬鉛的含量增大而造成嚴(yán)重污染。水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-。各形態(tài)的鉛濃度分?jǐn)?shù)x與溶液pH變化的關(guān)系如圖所示:

①探究Pb2+的性質(zhì):向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH溶液后先變渾濁,繼續(xù)滴加NaOH溶液又變澄清,pH為13~14時,溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為__________________

②除去溶液中的Pb2+:科研小組用一種新型試劑(DH)“捕捉”金屬離子,從而去除水中的痕量鉛和其他雜質(zhì)離子,實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下:

離子

Pb2+

Ca2+

Fe3+

Mn2+

處理前濃度/(mg·L-l)

0.100

29.8

0.12

0.087

處理后濃度/(mg· L-1)

0.004

22.6

0.04

0.053

若新型試劑(DH)在脫鉛過程中主要發(fā)生的反應(yīng)為:2DH(s)+Pb2+(aq)D2Pb(s)+2H+(aq),則脫鉛時最合適的pH約為_____________。該實(shí)驗(yàn)中鉛的脫除率為_________________。

【答案】 Fe3+將H2S氧化,使平衡正向移動 PbS+2Fe3++2Cl-=PbCl2+2Fe2++S 防止Fe3+水解形成沉淀 將PbCl2固體轉(zhuǎn)化為PbCl42-而溶解 過濾、洗滌(或過濾、洗滌、干燥) 1.0×10-3 mol·L-1 b或c或bc Pb(OH)3-+OH-=Pb(OH)42- 6 96%

【解析】分析本題以方鉛礦為原料生產(chǎn)硫酸鉛的流程為載體,考查流程的分析、外界條件對化學(xué)平衡的影響、離子方程式的書寫、溶液pH的控制、基本實(shí)驗(yàn)操作、溶度積的計算、圖像的分析、Fe3+Fe2+的相互轉(zhuǎn)化。方鉛礦中的PbS與鹽酸和FeCl3加熱攪拌反應(yīng)生成PbCl2、SFeCl2;根據(jù)已知②,步驟中加入飽和食鹽水,PbCl2轉(zhuǎn)化為PbCl42-進(jìn)入濾液A,濾液A中主要含Fe2+、PbCl42-、Na+、Cl-;由于反應(yīng)PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)的ΔH0,步驟中濾液A經(jīng)蒸發(fā)濃縮冰水浴冷卻結(jié)晶,PbCl42-又轉(zhuǎn)化成PbCl2晶體,經(jīng)過濾得到的濾液B中主要含Fe2+、Na+、Cl-步驟④PbCl2晶體中加入稀硫酸實(shí)現(xiàn)沉淀的轉(zhuǎn)化得到PbSO4晶體;步驟中加入的試劑XFe2+氧化成Fe3+,循環(huán)利用。

詳解:(1)由于Ksp(PbS)Ksp(PbCl2),PbS+2HClPbCl2+H2S的反應(yīng)程度很小,加入FeCl3能增大反應(yīng)程度的原因是:FeCl3H2S發(fā)生反應(yīng):2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+,H2S濃度減小,使平衡向正反應(yīng)方向移動。步驟反應(yīng)過程中可觀察到有淡黃色固體生成,該淡黃色固體為S,總反應(yīng)的離子方程式為PbS+2Fe3++2Cl-=PbCl2+S+2Fe2+。Fe3+以氫氧化物形式開始沉淀時的pH1.9,該步驟需控制溶液的pH1.9,主要目的是:防止Fe3+水解形成沉淀。

(2)根據(jù)已知②,步驟中飽和食鹽水的作用是:增大c(Cl-),將PbCl2固體轉(zhuǎn)化為PbCl42-而溶解。

(3)步驟中濾液A經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冰水浴冷卻結(jié)晶濾液中PbCl42-又轉(zhuǎn)化為PbCl2固體,還需進(jìn)行的操作是:過濾、洗滌、干燥。

(4)步驟中的反應(yīng)為PbCl2(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2Cl-(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=====103,當(dāng)c(Cl-)=1.0mol/L,c(SO42-)=c2(Cl-103=1.010-3mol/L。濾液B中主要含Fe2+、Na+、Cl-;濾液B加入適量X處理后進(jìn)入步驟循環(huán)利用,試劑X具有氧化性,能將Fe2+氧化成Fe3+。a,HNO3能將Fe2+氧化成Fe3+,HNO3被還原成NO,NO污染大氣,a項不行;b,Cl2能將Fe2+氧化成Fe3+,自身被還原成Cl-,b項可以;c,H2O2能將Fe2+氧化成Fe3+,自身被還原成H2O,c項可以;d,鐵粉不能將Fe2+氧化成Fe3+,d項不行;答案選bcbc。

(5)①根據(jù)圖像,pH13~14,隨著NaOH的滴入,鉛的主要形態(tài)的變化是Pb(OH)3-明顯減少,Pb(OH)42-明顯增多,pH13~14時,溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為Pb(OH)3-+OH-=Pb(OH)42-。

脫鉛過程中主要發(fā)生的反應(yīng)為:2DH(s)+Pb2+(aq)D2Pb(s)+2H+(aq),pH小于6時上述脫鉛反應(yīng)被抑制;pH6時,鉛的主要存在形態(tài)為Pb2+,最有利于脫鉛反應(yīng);pH大于6時,鉛還有Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-等其他形態(tài),Pb2+的濃度分?jǐn)?shù)減小,不利于Pb2+的“捕捉”;故脫鉛時最合適pH約為6。該實(shí)驗(yàn)中鉛的脫除率為100%=96%。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】綠水青山就是金山銀山,研究NO2、NO、CO、NO2-、碳?xì)浠衔锎髿馕廴疚锖退廴疚锏奶幚韺ㄔO(shè)美麗中國具有重要意義。

(1)已知:汽車尾氣中的CO、NOx、碳氮化合物是大氣污染物。使用稀土等催化劑能將CO、NO轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)。

已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol K1(該反應(yīng)的平衡常數(shù))

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221kJ/mol K2(同上)

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5kJ/mol K3(同上)

寫出NO(g)CO(g)催化轉(zhuǎn)化成N2(g)CO2(g)的熱化學(xué)方程式_________以及該熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=________(K1、K2、K3表示)

(2)污染性氣體NO2CO在一定條件下的反應(yīng)為:2NO2+4CO4CO2+N2 △H=-1200kJ/mol。

某溫度下,在2L密閉容器中充入0.lmolNO02m1CO,此時容器的壓強(qiáng)為1個大氣壓,5秒時反應(yīng)達(dá)到平衡時,容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?/span>29/30,則反應(yīng)開始到平衡時NO2的平均反應(yīng)速率v(NO2)=_________mol/(L·s)。

若此溫度下,某時刻測得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為1mol/L、0.4mol/L、0.lmol/L、amol/L,要使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,a的取值范圍_________。

能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且平衡向逆反應(yīng)方向移動的是_______

A.及時分離出CO2 B.適當(dāng)升高溫度

C.減小容器體積使體系壓強(qiáng)增大 D.選擇高效催化劑

(3)電化學(xué)降解NO2-的原理如下圖:

電源的正極是___(AB),陰極反應(yīng)式為___________。

若電解過程中轉(zhuǎn)移了3mol電子,則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差______g。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列過程屬于化學(xué)變化的是(  )

A. 過濾B. 分液

C. 裂化D. 蒸餾

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用短線“—”表示共用電子對,用“··”表示未成鍵孤電子對的式子叫路易斯結(jié)構(gòu)式。R分子的路易斯結(jié)構(gòu)式可以表示為則以下敘述錯誤的是( )

A. R為三角錐形 B. R可以是BF3

C. R是極性分子 D. 鍵角小于109°28′

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列物質(zhì)屬于高分子化合物的是

A.蔗糖B.油脂C.氨基酸D.淀粉

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】X、Y、Z、Q為短周期非金屬元素,R是長周期元素。X原子的電子占據(jù)2個電子層且原子中成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍;Y的基態(tài)原子有7種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子;Z元素在地殼中含量最多;Q是電負(fù)性最大的元素;R只有三個電子層且完全充滿電子。

請回答下列問題:(答題時,X、Y、Z、Q、R用所對應(yīng)的元素符號表示)

(1)R的基態(tài)原子的電子排布式為________。

(2)X、Y、Z三種元素第一電離能從大到小順序?yàn)?/span>______________________

(3)已知Y2Q2分子存在如下所示的兩種結(jié)構(gòu)(球棍模型,短線不一定代表單鍵):

①該分子中兩個Y原子之間的鍵型組合正確的是________

A.僅1σ

B.1σ鍵和2π

C.1σ鍵和1π

D.僅2σ

②該分子中Y原子的雜化方式是______________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】金剛烷(Ⅰ)、乙二醛、丙二醛均是化工原料,某小組設(shè)計的合成路線如下:

已知:

①2R-Br+2NaR-R+2NaBr

②B的核磁共振氫譜只有1個吸收峰

回答下列問題:

(1)A的化學(xué)名稱為_____________; D的結(jié)構(gòu)簡式為__________________;I的分子式為__________________。

(2)B→C的化學(xué)方程式_________________;E→F的化學(xué)方程式為_______________。該反應(yīng)類型為________________。

(3)G的芳香族同分異構(gòu)體中,苯環(huán)上的取代基數(shù)目小于3且能使溴的四氯化碳溶液褪色的共有_______種(不含立體異構(gòu));其中核磁共振氫譜有5組峰,且峰面積比為6:2:2:1:1的是_________________(寫結(jié)構(gòu)簡式)。

(4)寫出用環(huán)戊二烯和乙烯為原料制備化合物的合成路線____________(其他試劑任選)。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】室溫下,用相同濃度的NaOH溶液分別滴定濃度均為0.10mol·L-1的三種酸(HA、HBHD)溶液,滴定的曲線如圖所示。下列判斷不正確的是

A. 三種酸的電離平衡常數(shù):K(HA)>K(HB)>K(HD)

B. 滴定至M點(diǎn)時,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>cH+)>c(OH-)

C. pH=7時,三種溶液中:c(A-)>c(B-)>c(D-)

D. 當(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)到100%時,三種溶液中:c(HA)>c(HB)>c(HD)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】硼及其化合物在耐高溫合金工業(yè)、催化劑制造、高能燃料等方面有廣泛應(yīng)用。

(1)硼基態(tài)原子的電子排布式為_____硼和鋁可分別形成[BF4]-[AlF6]3-,[BF4]-的空間構(gòu)型為___,硼元素不可能形成[BF6]3-的原因是________________。

(2)B2H6是一種高能燃料,它與Cl2反應(yīng)生成的BCl3可用于半導(dǎo)體摻雜工藝及高純硅制造。由第二周期元素組成的與BCl3互為等電子體的陰離子為________,該陰離子的中心原子雜化方式為_________

(3)氨硼烷(H3N→BH3)Ti(BH4)3均為廣受關(guān)注的新型儲氫材料。

BN的電負(fù)性:B______N(“>”“<”“=”,下同)。

Ti(BH4)3TiCl3LiBH4反應(yīng)制得。寫出制備反應(yīng)的化學(xué)方程式:_________

(4)磷化硼(BP)是受到高度關(guān)注的耐磨材料,它可用作金屬表面的保護(hù)層。如圖為磷化硼晶胞。

①磷化硼晶體屬于______晶體(填晶體類型),是否含有配位鍵? _____ (”)

②晶體中P原子的配位數(shù)為_____

③已知BP的晶胞邊長為anm,NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,則磷化硼晶體的密度為_____g·cm-3(用含a、NA的式子表示)。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案