Question

【題目】煉鉛煙塵的主要成分為鉛的氧化物(Pb2O3、Pb3O4、PbO)及PbSO4，其雜質(zhì)主要為含鎘(Cd)化合物，回收處理煉鉛煙塵可實現(xiàn)資源再生。某工藝流程如圖：

已知：ⅰ.Pb2O3Pb3O4PbO

ⅱ.CdSO4易溶于水，熱穩(wěn)定性好

ⅲ.PbSO4(s)+2Cl-(aq)PbCl2(s)+SO42-(aq)

PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)

ⅳ.Pb(OH)2為兩性氫氧化物

(1)步驟①中焙燒的目的是________。在此過程中PbO與濃硫酸發(fā)生反應的化學方程式為________。

(2)濾液I的成分是________。

(3)相同反應時間，步驟①中焙燒溫度和酸料比對Pb、Cd去除率的影響如下表所示（均未達到平衡狀態(tài)）。

焙燒溫度/℃	各元素的去除率/%		酸料比/(mL/g)	各元素的去除率/%
	Pb	Cd		Pb	Cd
100	2.57	56.63	0.3	2.57	74.12
200	2.62	89.30	0.4	2.67	85.10
500	2.67	96.98	0.5	2.72	92.48
600	2.87	95.42	0.6	2.67	96.98
900	2.88	40.15	0.7	2.65	95.13

應選擇的焙燒溫度和酸料比為________。

Cd去除率隨溫度升高先增大后減小的原因可能為________。

(4)步驟③中NaCl溶液的作用是________。

(5)步驟④的操作是________。

(6)下列說法正確的是________(填序號)。

A.步驟①中濃硫酸作氧化劑

B.步驟③中pH<4的目的是防止Pb2+水解

C.步驟④的濾液可循環(huán)利用以提高Pb的回收率

D.步驟⑤中增大NaOH溶液濃度可使Pb沉淀完全

Answer 1

【答案】將Pb2O3、Pb3O4轉(zhuǎn)化為PbO PbO+H2SO4PbSO4+H2O CdSO4(H2SO4) 溫度為500℃，酸料比為0.6 mL/g 溫度升高反應速率加快，一段時間內(nèi)Cd去除率增大；溫度過高導致硫酸損失，反應物濃度減小，因此一段時間內(nèi)Cd去除率降低 使PbSO4轉(zhuǎn)化成PbCl42-，與不溶雜質(zhì)分離開 加水稀釋，過濾 BC

【解析】

煉鉛煙塵主要成分為鉛的氧化物(Pb2O3、Pb3O4、PbO)及PbSO4，其雜質(zhì)主要為含鎘(Cd)化合物，Pb的穩(wěn)定氧化物是PbO，高溫焙燒能夠使不穩(wěn)定的Pb2O3、Pb3O4轉(zhuǎn)化為PbO，然后加入濃硫酸，發(fā)生復分解反應產(chǎn)生PbSO4，雜質(zhì)鎘(Cd)的化合物反應產(chǎn)生易溶性CdSO4，然后用水浸泡，可除去可溶性雜質(zhì)，在濾液I中主要含有CdSO4及過量H2SO4，然后向濾渣PbSO4中加入NaCl溶液，會發(fā)生離子交換反應，為促進物質(zhì)反應，溫度控制在90℃，調(diào)節(jié)溶液pH<4，可防止Pb2+水解，PbSO4發(fā)生反應轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)[PbCl4]2-，然后過濾除去不溶性雜質(zhì)，將濾液II進行稀釋得到PbCl2沉淀，再將其過濾出來，洗滌干凈，用適量NaOH溶液溶解得到Pb(OH)2。

(1)步驟①中焙燒的目的是將Pb2O3、Pb3O4轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定氧化物PbO。在此過程中PbO與濃硫酸發(fā)生復分解反應產(chǎn)生PbSO4和H2O，反應的化學方程式為PbO+H2SO4PbSO4+H2O。

(2)在加熱濃硫酸焙燒時Pb的氧化物轉(zhuǎn)化為PbSO4，雜質(zhì)Cd的化合物轉(zhuǎn)化為CdSO4，根據(jù)題干信息可知CdSO4易溶于水，熱穩(wěn)定性好，而PbSO4難溶于水，所以濾液I的成分是CdSO4及過量的H2SO4。

(3)根據(jù)相同反應時間，步驟①中焙燒溫度和酸料比對Pb、Cd去除率的影響可知：在酸配料比不變時，溫度升高，Cd的去除率先增大后減小，在500℃時Cd的去除率達到最大值，因此焙燒溫度是500℃；在溫度不變，酸料比為0.6 mL/g時Cd的去除率達到最大值，故應選擇的焙燒溫度和酸料比為溫度為500℃，酸料比為0.6 mL/g；

Cd去除率隨溫度升高先增大后減小的原因可能是：溫度升高，反應速率加快，一段時間內(nèi)Cd去除率增大；當溫度過高時導致硫酸損失，反應物濃度減小，因此一段時間內(nèi)Cd去除率又降低。

(4)在步驟③中NaCl溶液的作用是能夠使難溶性的PbSO4轉(zhuǎn)化成可溶性PbCl42-進入溶液，從而與不溶雜質(zhì)分離開。

(5)根據(jù)信息ⅲ. PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)可知，將濾液加水稀釋，平衡逆向移動，就可以得到PbCl2固體，因此步驟④的操作是加水稀釋，過濾。

(6)A. 步驟①中濃硫酸與PbO反應產(chǎn)生PbSO4，CdO反應產(chǎn)生CdSO4，元素化合價都不變，因此硫酸的作用不是作氧化劑，A錯誤；

B. Pb(OH)2為兩性氫氧化物，因此鉛鹽是強酸弱堿鹽，在溶液中易發(fā)生水解反應使溶液顯酸性，在步驟③中調(diào)節(jié)溶液pH<4的目的是防止Pb2+水解，B正確；

C. 在步驟④的濾液中含有一定量的PbCl2，若將其循環(huán)利用，就提高Pb的回收率，C正確；

D. Pb(OH)2為兩性氫氧化物，若步驟⑤中增大NaOH溶液濃度，NaOH過量，則Pb(OH)2與過量NaOH反應產(chǎn)生Na2PbO2進入溶液，最終不能得到Pb(OH)2，因此NaOH濃度不易過大，D錯誤；

故合理選項是BC。