Question

铅精矿的主要成分为PbS，现用下列两种方法从铅精矿中冶炼金属铅。

I.火法炼铅将铅精矿在空气中焙烧，生成PbO和SO₂。

(1) 用铅精矿火法炼铅的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。

(2) 火法炼铅的废气中含低浓度SO₂，可将废气通入过量氨水中进行处理，反应的离子方程式为：__________。

II.湿法炼铅在制备金属铅的同时，还可制得硫磺，相对于火法炼铅更为环保。湿法炼铅的工艺流程如下：

已知：PbCl₂在水中溶解度小，在Cl^－浓度较大的溶液中，存在平衡：PbCl₂(s) + 2Cl^－(aq)⇌PbCl₄^2－(aq)    ∆H＞0

(3) 浸取铅精矿时发生反应的离子方程式是________。

(4) 由滤液1中析出 PbCl₂的操作a是_______。

(5) 将溶液3和滤液2分别置于如图所示电解装置的两个极室中，可制取金属铅并使浸取液中的FeCl₃再生。

①溶液3应置于______(填“阴极室”或“阳极室”)中。

②简述滤液2电解后再生为FeCl₃的可能原理：_________

③若铅精矿的质量为a g，铅浸出率为b ，当电解池中通过c mol电子时，金属铅全部析出，铅精矿中PbS的质量分数的计算式为____________

Answer

3:2 SO2+2NH3.H2O= SO32－+2NH4++ H2O PbS+2Fe3++4Cl－= PbCl42－+ 2Fe2++S↓ 降低温度，加水稀释 阴极室 阳极室中Fe2+－2e－= Fe3+，阴极室的Cl－定向移动到阳极室，实现FeCl3的再生

【解析】

(1)硫化铅在空气中焙烧生成PbO和SO2，书写氧化还原反应方程式，然后进行分析；

(2)SO2为酸性气体，氨水显碱性，反应生成(NH4)2SO3；

(3)根据流程，PbS中S转化成S单质，利用了Fe3＋的氧化性，根据信息，书写出离子方程式；

(4)PbCl2在水中溶解度小，在Cl－浓度较大的溶液中，存在：PbCl2(s) + 2Cl－(aq)⇌PbCl42－(aq) ∆H＞0，获得PbCl2，让平衡向逆反应方向进行；

(5)①根据流程获得Pb，Pb元素的化合价降低，根据电解原理，应将溶液3置于阴极室；

②根据流程，滤液2中含有Fe2＋，获得FeCl3，化合价升高，需要将滤液2放入阳极室；

③根据Pb元素守恒进行分析和计算；

(1)反应方程式为2PbS + 3O2= 2PbO+2SO2，S元素的化合价升高，Pb元素的化合价不变，即PbS为还原剂，氧气为氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:2；

答案：3：2；

(2)由于氨水过量，反应生成正盐，离子方程式为：SO2+2NH3.H2O= SO32－+2NH4++ H2O；

答案：SO2+2NH3.H2O= SO32－+2NH4++ H2O；

(3)根据流程，滤渣1中含有硫单质，说明PbS中的S元素转化成S单质，化合价升高，Fe3＋作氧化剂，根据信息，Pb元素以PbCl42－，因此浸取发生离子方程式为PbS+2Fe3++4Cl－= PbCl42－+ 2Fe2++S↓；

答案：PbS+2Fe3++4Cl－= PbCl42－+ 2Fe2++S↓；

(4)滤液1中铅元素存在的形式为PbCl42－，由于PbCl2(s) + 2Cl－(aq) PbCl42－(aq) ∆H＞0，降低温度和加水稀释有利于平衡逆向移动；

答案为降低温度，加水稀释；

(5)①溶液3和滤液2中的溶质分别含有PbCl42－和FeCl2，电解中要实现FeCl2转变为FeCl3，发生氧化反应，故滤液2处于阳极室，PbCl42－转变为Pb，发生还原反应，溶液3处于阴极室；

答案：阴极室；

②根据①分析，获得FeCl3再生，阳极室中Fe2+－2e－= Fe3+，阴极室的Cl－定向移动到阳极室，实现FeCl3的再生；

答案：阳极室中Fe2+－2e－= Fe3+，阴极室的Cl－定向移动到阳极室，实现FeCl3的再生；

③设铅精矿中PbS的质量分数为x，PbCl42－获得2mole－生成Pb，电解池中通cmol电子时，获得n(Pb)=mol，根据铅元素守恒，得出=mol，计算出PbS的质量分数为；

答案：。