Question

【題目】鉛精礦的主要成分為PbS，現(xiàn)用下列兩種方法從鉛精礦中冶煉金屬鉛。

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)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_________。

(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下：

已知：PbCl2在水中溶解度小，在Cl－濃度較大的溶液中，存在平衡：PbCl2(s) + 2Cl－(aq)PbCl42－(aq) H＞0

(3) 浸取鉛精礦時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________。

(4) 由濾液1中析出 PbCl2的操作a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簡述濾液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c mol電子時，金屬鉛全部析出，鉛精礦中PbS的質(zhì)量分數(shù)的計算式為____________

Answer 1

【答案】3:2 SO2+2NH3.H2O= SO32－+2NH4++ H2O PbS+2Fe3++4Cl－= PbCl42－+ 2Fe2++S↓ 降低溫度，加水稀釋 陰極室 陽極室中Fe2+－2e－= Fe3+，陰極室的Cl－定向移動到陽極室，實現(xiàn)FeCl3的再生

【解析】

(1)硫化鉛在空氣中焙燒生成PbO和SO2，書寫氧化還原反應(yīng)方程式，然后進行分析；

(2)SO2為酸性氣體，氨水顯堿性，反應(yīng)生成(NH4)2SO3；

(3)根據(jù)流程，PbS中S轉(zhuǎn)化成S單質(zhì)，利用了Fe3＋的氧化性，根據(jù)信息，書寫出離子方程式；

(4)PbCl2在水中溶解度小，在Cl－濃度較大的溶液中，存在：PbCl2(s) + 2Cl－(aq)PbCl42－(aq) H＞0，獲得PbCl2，讓平衡向逆反應(yīng)方向進行；

(5)①根據(jù)流程獲得Pb，Pb元素的化合價降低，根據(jù)電解原理，應(yīng)將溶液3置于陰極室；

②根據(jù)流程，濾液2中含有Fe2＋，獲得FeCl3，化合價升高，需要將濾液2放入陽極室；

③根據(jù)Pb元素守恒進行分析和計算；

(1)反應(yīng)方程式為2PbS + 3O2= 2PbO+2SO2，S元素的化合價升高，Pb元素的化合價不變，即PbS為還原劑，氧氣為氧化劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3:2；

答案：3：2；

(2)由于氨水過量，反應(yīng)生成正鹽，離子方程式為：SO2+2NH3.H2O= SO32－+2NH4++ H2O；

答案：SO2+2NH3.H2O= SO32－+2NH4++ H2O；

(3)根據(jù)流程，濾渣1中含有硫單質(zhì)，說明PbS中的S元素轉(zhuǎn)化成S單質(zhì)，化合價升高，Fe3＋作氧化劑，根據(jù)信息，Pb元素以PbCl42－，因此浸取發(fā)生離子方程式為PbS+2Fe3++4Cl－= PbCl42－+ 2Fe2++S↓；

答案：PbS+2Fe3++4Cl－= PbCl42－+ 2Fe2++S↓；

(4)濾液1中鉛元素存在的形式為PbCl42－，由于PbCl2(s) + 2Cl－(aq) PbCl42－(aq) H＞0，降低溫度和加水稀釋有利于平衡逆向移動；

答案為降低溫度，加水稀釋；

(5)①溶液3和濾液2中的溶質(zhì)分別含有PbCl42－和FeCl2，電解中要實現(xiàn)FeCl2轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>FeCl3，發(fā)生氧化反應(yīng)，故濾液2處于陽極室，PbCl42－轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>Pb，發(fā)生還原反應(yīng)，溶液3處于陰極室；

答案：陰極室；

②根據(jù)①分析，獲得FeCl3再生，陽極室中Fe2+－2e－= Fe3+，陰極室的Cl－定向移動到陽極室，實現(xiàn)FeCl3的再生；

答案：陽極室中Fe2+－2e－= Fe3+，陰極室的Cl－定向移動到陽極室，實現(xiàn)FeCl3的再生；

③設(shè)鉛精礦中PbS的質(zhì)量分數(shù)為x，PbCl42－獲得2mole－生成Pb，電解池中通cmol電子時，獲得n(Pb)=mol，根據(jù)鉛元素守恒，得出=mol，計算出PbS的質(zhì)量分數(shù)為；

答案：。