Question

【題目】鉛精礦可用于冶煉金屬鉛，其主要成分為PbS。

（1）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_____________________________________________________。

（2）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保。濕法煉鉛的工藝流程如下：

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

①浸取液中FeCl3的作用是________________________________。

②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___________________________________________________________________。

③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。

ⅰ.溶液3應置于_________ （填“陰極室”或“陽極室”）中。

ⅱ.簡述濾液2電解后再生為FeCl3的原理______________________________________。

ⅲ.若鉛精礦的質量為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的質量分數為___________。

Answer 1

【答案】2PbS + 3O2 2PbO + 2SO22NH3·H2O + SO2＝2NH4+ + SO32- + H2O使Pb元素從難溶固體PbS轉化成溶液中的PbCl4-，S元素轉化成單質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】

鉛精礦通過含有氯化鐵和氯化鈉溶液的浸泡，加熱，趁熱過濾，得到含氯化鉛、氯化鐵的溶液和含有硫單質的濾渣，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，電解得到鉛單質和含有氯化鐵的溶液。

(1)由題意，鉛精礦在空氣中焙燒，生成PbO和SO2和，即與氧氣反應，故反應方程式為：2PbS + 3O2 2PbO + 2SO2。 (2)二氧化硫是酸性氣體，氨水顯堿性，用氨水來吸收二氧化硫，得到相應的銨鹽和水，離子方程式為：2NH3·H2O + SO2＝2NH4+ + SO32- + H2O 。 (3)浸取液中氯化鐵增加了氯離子濃度，當氯離子濃度較大時，溶液中存在平衡PbCl2(aq) + 2Cl-(aq) PbCl42-(aq)，正向移動， 使Pb元素以形式存在溶液中，另外鐵離子具有氧化性，硫離子具有還原性，發生氧化還原反應，使硫元素轉化為單質硫成為濾渣。 (4). PbCl2為能溶于水的弱電解質，存在平衡PbCl2(aq) + 2Cl-(aq) PbCl42-(aq)，加水稀釋，氯離子濃度降低，平衡逆向移動，冷卻后，溫度降低， PbCl2溶解度減小，從而析出PbCl2固體。(5) ①溶液3是含有PbCl42-的溶液，要制得單質鉛，元素鉛的化合價降低，得到電子，發生還原反應，根據電解池的工作原理，陰極得到電子，故溶液3應放入陰極室。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，轉化為鐵離子，電極反應：Fe2+- e-= Fe3+，使c(Fe3+)升高，溶液中的陰離子氯離子通過陰離子交換膜，達到陽極室，與鐵離子結合，得到氯化鐵。③由Pb2+--Pb，1mol Pb2+轉移2mol電子，當電解池中通過cmol電子時，金屬鉛全部析出，所以就有c/2mol的鉛析出，鉛浸出率為b，故原液中有鉛離子物質的量為c/2bmol，故硫化鉛的物質的量也為c/2bmol，質量為239c/2bg，鉛精礦的質量為ag，則質量分數為。