Question

铅精矿可用于冶炼金属铅，其主要成分为PbS。

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的化学方程式为_________。

（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：① 不同温度下PbCl₂的溶解度如下表所示。

温度/℃	20	40	60	80	100
溶解度/g	1.00	1.42	1.94	2.88	3.20

② PbCl₂为能溶于水的弱电解质，在Cl^—浓度较大的溶液中，存在平衡： PbCl₂（aq）+2Cl^—（aq） PbCl₄^2—（aq）

（3）浸取液中FeCl₃的作用是_________。

（4）结合信息判断，操作a为_________，以利于PbCl₂的析出。

（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

2PbS+3O22PbO+SO2 2NH3•H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O 使Pb元素从难溶固体PbS转化成溶液中的PbCl42-，S元素转化成单质硫成为滤渣 加水稀释并冷却 阴极室 阳极的电极反应为：Fe2+-e-═Fe3+，使c(Fe3+)升高，同时Cl-通过阴离子交换膜向阳极移动，使FeCl3再生 ×100%

【解析】

I．(1)根据题意，铅精矿在空气中焙烧，与氧气反应生成PbO和SO2，据此书写反应的方程式；

(2)用过量氨水吸收二氧化硫，得到亚硫酸铵和水，据此书写反应的离子方程式；

II．铅精矿通过含有氯化铁和氯化钠溶液浸泡，加热，趁热过滤，得到含氯化铅、氯化亚铁的溶液和含有硫单质的滤渣；滤液1加适量水稀释并冷却，得到氯化亚铁溶液(滤液2)，并析出PbCl2；PbCl2加入氯化钠溶液，使平衡PbCl2(aq)+2Cl-(aq)⇌PbCl42-(aq)正向移动，得到PbCl42-溶液3，与上述的氯化亚铁溶液合并共同组成电解池，电解得到铅单质和含有氯化铁的溶液，据此分析解答(3)～(5)。

I．(1)根据题意，铅精矿在空气中焙烧，与氧气反应生成PbO和SO2，反应方程式为2PbS+3O22PbO+SO2，故答案为：2PbS+3O22PbO+SO2；

(2)二氧化硫是酸性气体，氨水是弱碱，用过量氨水吸收二氧化硫，得到亚硫酸铵和水，反应的离子方程式为：2NH3•H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O，故答案为：2NH3•H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O；

II．(3)浸取液中FeCl3增加了氯离子浓度，溶液中存在平衡：PbCl2(aq)+2Cl-(aq)⇌PbCl42-(aq)，当氯离子浓度增大时，平衡正向移动，让铅以PbCl42-的形式存在溶液中，另外三价铁离子具有氧化性，S2-离子具有还原性，能够发生氧化还原反应，使硫元素转化成单质硫，故答案为：使Pb元素从难溶固体PbS转化成溶液中的PbCl42-，S元素转化成单质硫成为滤渣；

(4)根据表格数据，PbCl2为能溶于水的弱电解质，存在平衡：PbCl2(aq)+2Cl-(aq)⇌PbCl42-(aq)，加水稀释，氯离子的浓度降低，平衡逆向移动，冷却后，温度降低，PbCl2的溶解度降低，从而析出PbCl2固体，故答案为：加水稀释并冷却；

(5)①溶液3是含PbCl42-的溶液，要制得单质铅，元素铅的化合价降低，需要得到电子，发生还原反应，根据电解池的工作原理，阴极得到电子，故溶液3应放入阴极室，故答案为：阴极室；

②阳极室是滤液2，滤液2是氯化亚铁溶液，亚铁离子在阳极失去电子，转化成三价铁离子，溶液中的阴离子氯离子通过阴离子交换膜，到达阳极室，与三价铁离子结合，得到氯化铁溶液，达到再生的目的，故答案为：阳极的电极反应为：Fe2+-e-═Fe3+，使c(Fe3+)升高，同时Cl-通过阴离子交换膜向阳极移动，使FeCl3再生；

③由Pb2+→Pb，1molPb2+，转移2mol电子，当电解池中通过c mol电子时，金属铅全部析出，所以就有c mol的Pb析出，铅浸出率为b，故原液中有铅离子物质的量为mol，故PbS的物质的量也为mol，m(PbS)=M(PbS)×n=(207+32)×=g，铅精矿的质量为a g，铅精矿中PbS的质量分数=×100%=×100%，故答案为：×100%。