【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的化學方程式為___________________________。

(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: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(g)

1.00

1.42

1.94

2.88

3.20

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)浸取液中FeCl3的作用是___________________________

(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,分析可能的原因是____________________________________。

(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的原理:_____________________。

③若鉛精礦的質(zhì)量為a g,鉛浸出率為b ,當電解池中通過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_______________

【答案】 2PbS + 3O2 2PbO + 2SO2 2NH3·H2O + SO2 2NH4+ + SO32- + H2O 使Pb元素從難溶固體PbS轉(zhuǎn)化成溶液中的PbCl4-,S元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫成為濾渣 加水稀釋使PbCl2(aq) + 2Cl-(aq) PbCl42-(aq)平衡向左移動;溫度降低PbCl2溶解度減小 陰極室 陽極發(fā)生電極反應:Fe2+ - e- Fe3+(或2Cl- -2e- Cl2;Cl2 + 2Fe2+ = 2Fe3+ + 2Cl-,文字表述也可),使c(Fe3+)升高,同時Cl-通過陰離子交換膜向陽極移動,使FeCl3再生

【解析】I.(1)火法煉鉛將鉛精礦在空氣中焙燒,生成PbO和SO2;2PbS + 3O2 2PbO + 2SO2正確答案2PbS + 3O2 2PbO + 2SO2。

(2)SO2與過量的氨水反應生成亞硫酸銨,反應的離子方程式為:2NH3·H2O + SO2 2NH4+ + SO32- + H2O ;正確答案2NH3·H2O + SO2 2NH4+ + SO32- + H2O 。

(3)鐵離子具有氧化性,能夠把PbS中的Pb氧化為PbCl4-,把S氧化為單質(zhì)硫;正確答案:使Pb元素從難溶固體PbS轉(zhuǎn)化成溶液中的PbCl4-,S元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫成為濾渣。

(4)加水稀釋使PbCl2(aq) + 2Cl-(aq) PbCl42-(aq)平衡向左移動;溫度降低PbCl2溶解度減小,兩種操作都有利于PbCl2的析出;正確答案:加水稀釋使PbCl2(aq) + 2Cl-(aq) PbCl42-(aq)平衡向左移動;溫度降低PbCl2溶解度減小。

(5)①根據(jù)流程可知溶液3為PbCl42-,濾液2為氯化亞鐵溶液,因此溶液3放入陰極室,發(fā)生還原反應生成鉛;正確答案:陰極室。

②濾液2放入到陽極室,陽極發(fā)生電極反應:Fe2+ - e- Fe3+(或2Cl- -2e- Cl2;Cl2 + 2Fe2+ = 2Fe3+ + 2Cl-),使c(Fe3+)升高,同時Cl-通過陰離子交換膜向陽極移動,使FeCl3再生;正確答案:陽極發(fā)生電極反應:Fe2+ - e- Fe3+(或2Cl- -2e- span> Cl2;Cl2 + 2Fe2+ = 2Fe3+ + 2Cl-,文字表述也可),使c(Fe3+)升高,同時Cl-通過陰離子交換膜向陽極移動,使FeCl3再生。

③根據(jù)PbCl42-+2e- Pb+4Cl- 可知,當電解池中通過c mol電子時,析出金屬鉛為0.5cmol,根據(jù)PbS~Pb關(guān)系可知,純PbS的量為0.5c mol,因此鉛精礦中PbS的質(zhì)量分數(shù)的計算式0.5c×239/a×b×100%=;正確答案:。

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②該晶胞稱為____。(填序號)

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(1)乙中發(fā)生反應的方程式為____________________________。

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方案Ⅱ

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(4)下列儀器中,該方案不會用到的是______________________。

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B.①②④③
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