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图：

已知：①不同温度下PbCl₂的溶解度如下表所示。

②PbCl₂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）铅精矿浸取后“趁热过滤”的原因是___。

（4）操作a为加适量水稀释并冷却，该操作有利于滤液1中PbCl₂的析出。试分析“加适量水稀释”可能的原因是___。

（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滤液2电解后可实现FeCl₃的再生，该电极的电极反应式___。

③若铅精矿的质量为ag，铅浸出率为b，当电解池中通过cmol电子时，金属铅全部析出，铅精矿中PbS的质量分数为___（用a、b、c的代数式表示）。

Answer

2PbS+3O22PbO+SO2 2NH3•H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O 防止温度降低，PbCl2溶解度降低而析出损耗 加适量水稀释，使PbCl2+2Cl-⇌PbCl42-平衡向左移动 阴极室 Fe2+-e=Fe3+

【解析】

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，滤液加适量水稀释并冷却，得到氯化亚铁溶液和析出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，在与上述的氯化亚铁溶液共同组成电解池，电解得到铅单质和含有氯化铁的溶液。

(1)由题意可知，铅精矿在空气中焙烧，PbS与氧气反应生成PbO和SO2，反应的化学方程式为2PbS+3O22PbO+SO2；
(2)二氧化硫是酸性氧化物，氨水显弱碱性，氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵和水，反应的离子方程式为：2NH3•H2O+SO2═2NH4++SO32-+H2O；
(3)根据题目信息可知PbCl2在温度低时溶解度较小，趁热过滤可防止PbCl2析出造成损耗；
(4)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，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；
(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，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；
②阳极室是溶液2，溶液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，所以阳极发生电极反应：Fe2+-e-═Fe3+；
③电解过程中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)=(207+32)g/mol×mol=g，铅精矿的质量为a g，质量分数=。