Question

（16分）硫酸鉛（PbSO₄）廣泛應用于制造鉛蓄電池、白色顏料等。利用方鉛礦精礦（PbS）直接制備硫酸鉛粉末的流程如下：

已知：（�。㏄bCl₂（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＋以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的PH值分別為3.2、7.04
（1）步驟Ⅰ中生成PbCl₂和S的離子方程式                               ，加入鹽酸的另一個目的是為了控制PH值在0.5～1.0，原因是                                     。
（2）用化學平衡移動的原理解釋步驟Ⅱ中使用冰水浴的原因                       。
（3）寫出PbCl₂晶體轉化為PbSO₄沉淀的離子方程式                           。
（4）請用離子方程式解釋濾液2加入H₂O₂可循環(huán)利用的原因                         ，濾液3是               。
（5）鉛蓄電池的電解液是硫酸，充電后兩個電極上沉積的  PbSO₄分別轉化為PbO₂和Pb，充電時陰極的電極反應式為                      。

Answer 1

（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）用冰水浴使反應PbCl₂（s）+2Cl^－(aq)PbCl₄^－(aq)逆向移動，使PbCl₄ ^－不斷轉化為PbCl₂晶體而析出。（3分）
（3）PbCl₂（s）+SO₄^2-(aq) PbSO₄ (s) +2Cl^－(aq) （2分）
（4）2Fe^2＋+ H₂O₂+2H^＋=2Fe^3＋+2H₂O（2分），鹽酸（2分）
（5）PbSO₄+2e^－="Pb+" SO₄^2－（2分）

試題分析：（1）步驟Ⅰ中生成PbCl₂和S，說明加入的鹽酸、氯化鐵與PbS發(fā)生氧化還原反應，S元素化合價升高，則鐵元素的化合價降低，離子方程式為PbS+2Fe^3＋+2Cl^－= PbCl₂+2Fe^2＋+S；Fe^3＋、Pb^2＋以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的PH值分別為3.2、7.04，所以加入鹽酸的另一個目的是為了控制PH值在0.5～1.0，原因是抑制Fe^3＋、Pb^2＋的水解；
（2）加入飽和食鹽水后存在PbCl₂（s）+2Cl^－(aq)PbCl₄^-(aq) △H＞0，在冰水浴中，溫度較低，使平衡逆向移動，生成PbCl₂晶體而析出；
（3）K_sp(PbSO₄)=1.08×10^-8< K_sp(PbCl₂)=1.6×10^-5，根據(jù)沉淀的轉化，PbCl₂晶體轉化為PbSO₄沉淀是因為PbCl₂中加入稀硫酸破壞了氯化鉛的溶解平衡，使溶解平衡正向移動生成硫酸鉛，離子方程式為PbCl₂（s）+SO₄^2-(aq) PbSO₄ (s) +2Cl^－(aq)；
（4）濾液2的主要成分是氯化亞鐵，與過氧化氫反應又生成氯化鐵，作氧化劑使用，離子方程式為2Fe^2＋+ H₂O₂+2H^＋=2Fe^3＋+2H₂O；由（3）可知氯化鉛轉化為硫酸鉛同時生成氯化氫，所以濾液3是鹽酸溶液；
（5）充電時是把電能轉化為化學能，相當于電解池裝置，所以陰極發(fā)生還原反應，Pb的化合價降低成為單質Pb，電極反應式為PbSO₄+2e^－="Pb+" SO₄^2－