Question

【題目】鉛精礦可用于冶煉金屬鉛，其主要成分為PbS。

I.火法煉鉛將鉛精礦在空氣中焙燒，生成PbO和SO2。

①用鉛精礦火法煉鉛的反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

②火法煉鉛的廢氣中含低濃度SO2，可將廢氣通入過量氨水中進行處理，反應(yīng)的離子方程式為___。

II.濕法煉鉛在制備金屬鉛的同時，還可制得硫磺，相對于火法煉鉛更為環(huán)保。濕法煉鉛的工藝流程如圖：

已知：①不同溫度下PbCl2的溶解度如下表所示。

②PbCl2為能溶于水的弱電解質(zhì)，在Cl-濃度較大的溶液中，存在平衡：PbCl2(aq)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)。

（3）鉛精礦浸取后“趁熱過濾”的原因是___。

（4）操作a為加適量水稀釋并冷卻，該操作有利于濾液1中PbCl2的析出。試分析“加適量水稀釋”可能的原因是___。

（5）將溶液3和濾液2分別置于如圖所示電解裝置的兩個極室中，可制取金屬鉛并使浸取液中的FeCl3再生。

①溶液3應(yīng)置于___(填“陰極室”或“陽極室”)中。

②濾液2電解后可實現(xiàn)FeCl3的再生，該電極的電極反應(yīng)式___。

③若鉛精礦的質(zhì)量為ag，鉛浸出率為b，當(dāng)電解池中通過cmol電子時，金屬鉛全部析出，鉛精礦中PbS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___（用a、b、c的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】2PbS+3O22PbO+SO2 2NH3H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O 防止溫度降低，PbCl2溶解度降低而析出損耗 加適量水稀釋，使PbCl2+2Cl-PbCl42-平衡向左移動 陰極室 Fe2+-e=Fe3+

【解析】

II.鉛精礦通過含有氯化鐵和氯化鈉溶液浸泡，加熱，趁熱過濾，得到含氯化鉛、氯化亞鐵的溶液和含有硫單質(zhì)的濾渣，濾液加適量水稀釋并冷卻，得到氯化亞鐵溶液和析出PbCl2，PbCl2加入氯化鈉溶液，使平衡PbCl2(aq)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)正向移動，得到PbCl42-溶液，在與上述的氯化亞鐵溶液共同組成電解池，電解得到鉛單質(zhì)和含有氯化鐵的溶液。

(1)由題意可知，鉛精礦在空氣中焙燒，PbS與氧氣反應(yīng)生成PbO和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbS+3O22PbO+SO2；
(2)二氧化硫是酸性氧化物，氨水顯弱堿性，氨水與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸銨和水，反應(yīng)的離子方程式為：2NH3H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O；
(3)根據(jù)題目信息可知PbCl2在溫度低時溶解度較小，趁熱過濾可防止PbCl2析出造成損耗；
(4)PbCl2為能溶于水的弱電解質(zhì)，存在平衡：PbCl2(aq)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，加水稀釋，平衡逆向移動，冷卻后，溫度降低，PbCl2的溶解度降低，從而析出PbCl2固體；
(5)①溶液3是含PbCl42-的溶液，要制得單質(zhì)鉛，元素鉛的化合價降低，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)電解池的工作原理，陰極得到電子，故溶液3應(yīng)放入陰極室；
②陽極室是溶液2，溶液2是氯化亞鐵溶液，亞鐵離子在陽極失去電子，轉(zhuǎn)化成三價鐵離子，溶液中的陰離子氯離子通過陰離子交換膜，到達陽極室，與三價鐵離子結(jié)合，得到氯化鐵溶液，達到再生的目的，所以陽極發(fā)生電極反應(yīng)：Fe2+-e-═Fe3+；
③電解過程中Pb2+→Pb，1molPb2+轉(zhuǎn)移2mol電子，當(dāng)電解池中通過c mol電子時，金屬鉛全部析出，所以就有c mol的Pb析出，鉛浸出率為b，故原液中有鉛離子物質(zhì)的量為 mol，故PbS的物質(zhì)的量也為mol，m(PbS)=(207+32)g/mol×mol=g，鉛精礦的質(zhì)量為a g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)=。