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(guò)量氨水中進(jìn)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(shí)，還可制得硫磺，相對(duì)于火法煉鉛更為環(huán)保。濕法煉鉛的工藝流程如下：

已知：① 不同溫度下PbCl2的溶解度如下表所示。

溫度/℃	20	40	60	80	100
溶解度/g	1.00	1.42	1.94	2.88	3.20

② PbCl2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）浸取液中FeCl3的作用是_________。

（4）結(jié)合信息判斷，操作a為_________，以利于PbCl2的析出。

（5）將溶液3和濾液2分別置于如圖所示電解裝置的兩個(gè)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(yáng)極室”）中。

② 簡(jiǎn)述濾液2電解后再生為FeCl3的可能原理：______。

③ 若鉛精礦的質(zhì)量為a g，鉛浸出率為b，當(dāng)電解池中通過(guò)c mol電子時(shí)，金屬鉛全部析出，鉛精礦中PbS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為______。

Answer 1

【答案】2PbS+3O22PbO+SO2 2NH3H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O 使Pb元素從難溶固體PbS轉(zhuǎn)化成溶液中的PbCl42-，S元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫成為濾渣 加水稀釋并冷卻 陰極室 陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：Fe2+-e-═Fe3+，使c(Fe3+)升高，同時(shí)Cl-通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，使FeCl3再生 ×100%

【解析】

I．(1)根據(jù)題意，鉛精礦在空氣中焙燒，與氧氣反應(yīng)生成PbO和SO2，據(jù)此書寫反應(yīng)的方程式；

(2)用過(guò)量氨水吸收二氧化硫，得到亞硫酸銨和水，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式；

II．鉛精礦通過(guò)含有氯化鐵和氯化鈉溶液浸泡，加熱，趁熱過(guò)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1加適量水稀釋并冷卻，得到氯化亞鐵溶液(濾液2)，并析出PbCl2；PbCl2加入氯化鈉溶液，使平衡PbCl2(aq)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)正向移動(dòng)，得到PbCl42-溶液3，與上述的氯化亞鐵溶液合并共同組成電解池，電解得到鉛單質(zhì)和含有氯化鐵的溶液，據(jù)此分析解答(3)～(5)。

I．(1)根據(jù)題意，鉛精礦在空氣中焙燒，與氧氣反應(yīng)生成PbO和SO2，反應(yīng)方程式為2PbS+3O22PbO+SO2，故答案為：2PbS+3O22PbO+SO2；

(2)二氧化硫是酸性氣體，氨水是弱堿，用過(guò)量氨水吸收二氧化硫，得到亞硫酸銨和水，反應(yīng)的離子方程式為：2NH3H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O，故答案為：2NH3H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O；

II．(3)浸取液中FeCl3增加了氯離子濃度，溶液中存在平衡：PbCl2(aq)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)，當(dāng)氯離子濃度增大時(shí)，平衡正向移動(dòng)，讓鉛以PbCl42-的形式存在溶液中，另外三價(jià)鐵離子具有氧化性，S2-離子具有還原性，能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使硫元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，故答案為：使Pb元素從難溶固體PbS轉(zhuǎn)化成溶液中的PbCl42-，S元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫成為濾渣；

(4)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，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，氯離子的濃度降低，平衡逆向移動(dòng)，冷卻后，溫度降低，PbCl2的溶解度降低，從而析出PbCl2固體，故答案為：加水稀釋并冷卻；

(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(jià)降低，需要得到電子，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，故答案為：陰極室；

②陽(yáng)極室是濾液2，濾液2是氯化亞鐵溶液，亞鐵離子在陽(yáng)極失去電子，轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵離子，溶液中的陰離子氯離子通過(guò)陰離子交換膜，到達(dá)陽(yáng)極室，與三價(jià)鐵離子結(jié)合，得到氯化鐵溶液，達(dá)到再生的目的，故答案為：陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：Fe2+-e-═Fe3+，使c(Fe3+)升高，同時(shí)Cl-通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，使FeCl3再生；

③由Pb2+→Pb，1molPb2+，轉(zhuǎn)移2mol電子，當(dāng)電解池中通過(guò)cmol電子時(shí)，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)=M(PbS)×n=(207+32)×=g，鉛精礦的質(zhì)量為ag，鉛精礦中PbS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=×100%，故答案為：×100%。