Question

【題目】用方鉛礦(主要成分為PbS，含有雜質(zhì)FeS等)和軟錳礦(主要成分為MnO2，還有少量Fe2O3，Al2O3等雜質(zhì)) 制備PbSO4和Mn3O4的工藝流程如下：

已知：①浸取中主要反應(yīng)：PbS＋MnO2＋4HCl＝MnCl2＋PbCl2＋S＋2H2O

②PbCl2難溶于冷水，易溶于熱水；PbCl2 (s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq) △H＞0

③Mn3O4是黑色不溶于水的固體，制備原理為：6MnCl2＋O2＋12NH3H2O＝2Mn3O4↓＋12NH4Cl＋6H2O

④部分金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH如下(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為0.1mol·L1計算)。

金屬離子	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mn2+
開始沉淀的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”需控制溫度在80℃左右，為加快酸浸速率，還可采用的方法是______。

（2）加入飽和NaCl溶液的目的是______。

（3）“浸取”過程中MnO2將Fe2+氧化的離子方程式為______。

（4）用MnCO3調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為______。

（5）“趁熱抽濾”的目的是______。

（6）已知：反應(yīng)溫度和溶液pH對Mn3O4的純度和產(chǎn)率影響分別如圖1、圖2所示，請補充完整由濾液X制備Mn3O4的實驗方案：______，真空干燥4小時得產(chǎn)品Mn3O4。（實驗中須使用的試劑：氨水、空氣）

Answer 1

【答案】粉碎礦石或攪拌或適當(dāng)增加鹽酸濃度 增大PbCl2的溶解度 2Fe2+＋MnO2＋4H+＝Mn2+＋2Fe3+＋2H2O 5.2≤pH＜7.7 PbCl2降溫易結(jié)晶析出，趁熱抽濾有利于鉛的化合物與不溶性雜質(zhì)分離 將濾液X水浴加熱并保持50℃，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH并維持在8.5左右，在不斷攪拌下，邊通空氣邊加氨水，直至有大量黑色沉淀生成時，靜置，在上層清液中繼續(xù)滴加氨水不再有沉淀生成，過濾，洗滌沉淀2~3次直至洗滌液檢驗不出Cl

【解析】

首先將方鉛礦和軟錳礦加鹽酸和飽和氯化鈉溶液浸取，方程式題干已經(jīng)給出，接下來過濾得到的濾渣I為單質(zhì)硫及其他不溶性雜質(zhì)，接下來加入碳酸錳調(diào)節(jié)pH，趁熱抽濾可以保持氯化鉛溶解在水中，而不溶性雜質(zhì)被過濾，再冷卻過濾即可得到純凈的氯化鉛，濾液X中的氯化錳再通過題干給出的方程式制備四氧化三錳，而氯化鉛與硫酸鈉溶液反應(yīng)可以轉(zhuǎn)化為更難溶的硫酸鉛沉淀，據(jù)此來分析即可。

（1）為加快溶解，我們可以通過攪拌、粉碎礦石來增大接觸面積、適當(dāng)提高鹽酸的濃度方法；

（2）飽和氯化鈉溶液中有大量的，可以促進題干中給出的反應(yīng)②的正向進行，增大氯化鉛的溶解度；

（3）二氧化錳中+4價的錳有強氧化性，具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)：；

（4）調(diào)節(jié)pH的目的是將溶液中除錳以外的其它金屬離子除去，根據(jù)題目給出的表格可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)時和已經(jīng)沉淀完全，若時錳將開始沉淀，造成產(chǎn)物的損失，因此最佳pH范圍為；

（5）題目告知我們氯化鉛易溶于熱水，難溶于冷水，因此趁熱過濾可將氯化鉛保持在溶液中，不溶性其它金屬化合物將被過濾除去；

（6）根據(jù)題圖不難看出，50℃和pH8.5左右是最佳的反應(yīng)條件，因此我們將濾液X水浴加熱并保持50℃，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH并維持在8.5左右，在不斷攪拌下，邊通空氣邊加氨水，直至有大量黑色沉淀生成時，靜置，在上層清液中繼續(xù)滴加氨水不再有沉淀生成，過濾，洗滌沉淀2~3次直至洗滌液檢驗不出即可。