Question

用冶铅废渣(含Pb、PbO、PbS及Zn、Fe、Cu等杂质)制取立德粉和回收铅的工艺流程如下：

(1)“酸浸”时，PbS被氧化生成S，硝酸被还原为NO，则氧化0.3 mol PbS时，消耗HNO₃______mol。

(2)“溶解、煮沸”时会发生多个反应。

①PbSO₄溶解的离子方程式为__________________。（已知：Pb(CH₃COO)₂是弱电解质）

②“沉铅”时生成的沉淀中混有Fe³⁺，煮沸时醋酸铁水解的化学方程式为__________________。

(3)海绵铅(含少量Zn、Cu等杂质)进行“电解精炼”时，用PbSiF₆、H₂SiF₆的混合溶液作电解液，海绵铅作_____(填“阳”或“阴”)极，阳极泥的主要成分是______(填化学式)。

(4)B301立德粉(ZnS·BaSO₄)中ZnS的理论含量为29.4%。

①若要生产ZnS的理论含量为62.5%的B311高ZnS立德粉，可用的原料除BaS外，另两种原料可能为______。(填标号)

A. ZnSO₄                B.NaCl                C. ZnCl₂                D. Na₂SO₄

②测定立德粉中ZnS的含量常用酸溶，调节pH至1~3，然后滴定形成K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂沉淀，该沉淀的溶度积常数K_sp的表达式为______。

(5)滤液4经加热后可返回______工序循环使用。

Answer

0.8 2CH3COO-+PbSO4=(CH3COO)2Pb+ Fe(CH3COO)3+2H2OCH3COOFe(OH)2↓+2CH3COOH 阳 Cu AC c2(K+)·c3(Zn2+)·c2{[Fe(CN)6]4-} 溶解、煮沸

【解析】

向冶铅废渣中加入6mol/L HNO3溶液，废渣中的Pb、PbO、PbS和Zn、Fe均可以发生反应，而Cu不发生反应而形成浸渣；随后向溶液中加入浓硫酸，此时溶液中的Pb2+结合硫酸根形成硫酸铅沉淀，达到沉铅的目的；沉铅过程中会有少量Fe3+伴随沉淀，将沉淀与溶液进行过滤得到滤渣，向滤渣中加入醋酸铵溶液，使硫酸铅变为可溶性的醋酸铅，向含有醋酸铅的溶液中锌单质，将Pb2+还原Pb，此时将体系过滤，得到海绵铅和含Zn溶液；含Zn溶液中含有硫酸根，向含Zn溶液中加入BaS，Zn2+可以与BaS反应生成溶解度更小的ZnS，而Ba2+与溶液中的硫酸根反应生成BaSO4，ZnS与BaSO4二者同时沉淀得到B301立德粉。

(1)根据题目，“酸浸”时，PbS被氧化生成S，硝酸被还原为NO，可写出化学方程式3PbS+8HNO3=3Pb(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O，当氧化0.3mol PbS时消耗硝酸0.8mol，答案为：0.8mol；

(2)①溶解过滤后向滤渣中加入醋酸铵溶液，滤渣中的硫酸铅可以与醋酸铵溶液反应，反应的离子方程式为2CH3COO-+PbSO4=(CH3COO)2Pb+，答案为：2CH3COO-+PbSO4=(CH3COO)2Pb+；

②“沉铅”时生成的沉淀中混有Fe3+，此时加热溶液，醋酸铁水解得到CH3COOFe(OH)2沉淀，水解过程的反应方程式为Fe(CH3COO)3+2H2OCH3COOFe(OH)2↓+2CH3COOH，答案为：Fe(CH3COO)3+2H2OCH3COOFe(OH)2↓+2CH3COOH；

(3)海绵铅中含有少量的杂质，此时用电解精炼的方法可以进行提纯，在电解精炼过程中需要将海绵铅作为电解池的阳极，纯铅作为电解池阴极，阳极的电极方程式为Zn-2e-=Zn2+，阴极的电解方程式为Zn2++2e-=Zn，电解过程中因含有Zn、Cu等杂质，而Zn的活动性强于Pb，放电后得到的阳极泥的主要成分为Cu，答案为：阳、Cu；

(4)①立德粉的主要成分是ZnS·BaSO4，以BaS为原料制备立德粉，还需要含Zn的物质，四个选项中含有Zn的为AC选项，故答案为：AC；

②K2Zn3[Fe(CN)6]2为难溶电解质，存在沉淀溶解平衡，沉淀溶解平衡的溶度积常数为Ksp=c2(K+)·c3(Zn2+)·c2{[Fe(CN)6]4-}，答案为c2(K+)·c3(Zn2+)·c2{[Fe(CN)6]4-}；

(5)滤液3中加入BaS后得到滤液4和立德粉，滤液4的主要成分为醋酸铵，可以将醋酸铵返回至溶解、煮沸步骤继续使用，答案为：溶解、煮沸。