题目内容
【题目】以方潜矿(PbS)为原料制备铅蓄电池的电极材料的工艺流程如图所示:
部分化合物的Ksp如下表所示:
物质 | PbCl2 | PbS | PbCrO4 |
Ksp | 1.2×10-5 | 9.0×10-29 | 1.8×10-14 |
请回答下列问题:
(1)“焙烧”生成的气体可用于工业制备____________。
(2)写出“高温还原”的主要化学方程式:____________。
(3)“粗铅”的杂质主要有锌,铁,铜,银等,电解精炼时阴极反应式为____________。阳极泥的主要成分为____________。
(4)铅与稀盐酸反应产生少量气泡后反应终止,原因是____________。写出制备PbO2的离子方程式:____________。
(5)Pb(NO3)2是强酸弱碱盐,氢硫酸(H2S)是弱酸,向Pb(NO3)2溶液中通入H2S气体是否能产生黑色PbS沉淀____________?(列式计算说明,Ka1(H2S)=1.3×10-7,Ka2(H2S)=7.1×10-15)。
(6)将PbCrO4加入足量硝酸中,部分振荡,观察到主要现象是____________,反应的离子方程式为____________。
【答案】硫酸 PbO+CPb+CO↑ Pb2++2e-===Pb Cu、Ag PbCl2难溶,覆盖在铅表面,阻止反应进行 ClO-+PbO===PbO2+Cl- 假设能发生如下反应:Pb2++H2S===PbS↓+2H+,该反应的平衡常数
,反应进行完全,故有黑色沉淀 沉淀溶解,得橙色溶液 2PbCrO4+2H+===2Pb2++Cr2O72-+H2O
【解析】
(1)PbS在焙烧过程中生成PbO和SO2等,SO2用于工业上制备硫酸的原料;
(2)根据步骤,高温还原步骤中加入焦炭,将PbO还原成Pb,发生的主要方程式为PbO+CPb+CO↑;
(3)精炼时,粗铅作阳极,纯铅作阴极,含有Pb2+溶液为电解质溶液,因此阴极反应式为Pb2++2e-=Pb;阳极泥的主要成分是Cu和Ag;
(4)根据Ksp得出PbCl2为难溶水的物质,当Pb与HCl反应时生成难溶于水的PbCl2,PbCl2附着在Pb的表面阻碍反应的进行;PbO中Pb的化合价由+2价→+4价,化合价升高,即NaClO作氧化剂,ClO-被还原成Cl-,制备PbO2的离子方程式为PbO+ClO-=PbO2+Cl-;
(5)向Pb(NO3)2溶液中通入H2S气体生成PbS沉淀,发生反应的离子方程式是Pb2++H2S=PbS+2H+,该反应的平衡常数K==1.0×107>105,反应进行完全,因此有黑色沉淀;
(6)CrO42-溶液存在:2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,加入硝酸,增加c(H+),平衡向正反应方向移动,PbCrO4加入足量的硝酸中发生离子反应2PbCrO4+2H+=2Pb2++Cr2O72-+H2O,沉淀溶解,溶液的颜色变为橙色。
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