Question

【題目】PbCl2是一種重要的化工材料，常用作助溶劑、制備鉛黃等染料。工業生產中利用方鉛礦精礦（主要成分為PbS，含有FeS2等雜質）和軟錳礦（主要成分為MnO2）制備PbCl2的工藝流程如下圖所示。

已知：i．PbCl2微溶于水

ii．PbCl2（s）+2Cl－（aq）PbCl42－（aq）△H＞0

（1）浸取過程中MnO2與PbS發生如下反應，請將離子反應補充完整并配平：_____

______+___Cl－+___PbS+___MnO2=___PbCl2+__SO42-+_____ +_____

（2）由于PbCl2微溶于水，容易附著在方鉛礦表面形成“鈍化層”使反應速率大大降低，浸取劑中加入飽和NaCl溶液可有效避免這一現象，原因是__________。

（3）調pH的目的是____________。

（4）沉降池中獲得PbCl2采取的措施有_________。

（5）通過電解酸性廢液可重新獲得MnO2，裝置示意圖如下：

①在_____極（填“a”或“b”）獲得MnO2，電極反應為_______________。

②電解過程中發現有Cl2產生，原因可能是_____________(用化學用語表示)。

Answer 1

【答案】8H++2Cl-+PbS+4MnO2=PbCl2+SO42-+4Mn2++4H2O PbCl2（s）+2Cl-（aq）PbCl42-（aq），加入NaCl增大c（Cl-），有利于平衡正向移動，將PbCl2（s）轉化為溶液中的離子，消除“鈍化層” 除去溶液中的Fe3+ 加水稀釋、降溫 a Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 2Cl--2e-=Cl2↑或（MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O）

【解析】

方鉛礦精礦(主要成分為PbS，含有FeS2等雜質)和軟錳礦(主要成分為MnO2)中加入稀鹽酸，根據酸性廢液中含有硫酸根離子礦渣，PbS中S元素被氧化成硫酸根離子，則發生反應為4MnO2+PbS+8HCl=3MnCl2+PbCl2+MnSO4+4H2O，加入NaCl促進反應PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，加入NaOH溶液調節溶液pH，使鐵離子轉化成氫氧化鐵沉淀，過濾得到氫氧化鐵、礦渣和濾液；PbCl2微溶于水，將溶液沉降過濾得到PbCl2；電解酸性廢液(Mn2+、SO42-、Cl-)可重新獲得MnO2，連接電源正極為陽極，發生氧化反應，連接電源負極為陰極，發生還原反應，據此解答。

(1)浸取過程中MnO2與PbS發生反應4MnO2+PbS+8HCl=3MnCl2+PbCl2+MnSO4+4H2O，離子反應為：8H++2Cl-+PbS+4MnO2=PbCl2+4Mn2++SO42-+4H2O；

(2)浸取劑中加入飽和NaCl溶液可有效避免鈍化層的原因為：已知PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，加入NaCl增大c(Cl-)，有利于平衡正向移動，將PbCl2(s)轉化為溶液中的離子，消除“鈍化層”；

(3)根據流程可知調節溶液pH，使鐵離子轉化成氫氧化鐵沉淀，除去溶液中的Fe3+；

(4)已知：PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)△H＞0，可以通過加水稀釋、降溫促進反應逆向進行，獲得PbCl2；

(5)①酸性廢液(Mn2+、SO42-、Cl-)，得到MnO2，故Mn2+失去電子發生氧化反應得到MnO2，電極反應為：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+，為陽極，則連接a極；

②酸性廢液中有氯離子，可能在陽極放電得到氯氣，也可能被生成的二氧化錳氧化得到氯氣，涉及的反應為：2Cl--2e-=Cl2↑、MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O。