题目内容
【题目】炼铅烟尘的主要成分为铅的氧化物(Pb2O3、Pb3O4、PbO)及PbSO4，其杂质主要为含镉(Cd)化合物，回收处理炼铅烟尘可实现资源再生。某工艺流程如图：
已知：ⅰ.Pb2O3
Pb3O4
PbO
ⅱ.CdSO4易溶于水，热稳定性好
ⅲ.PbSO4(s)+2Cl-(aq)
PbCl2(s)+SO42-(aq)
PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq)
ⅳ.Pb(OH)2为两性氢氧化物
(1)步骤①中焙烧的目的是________。在此过程中PbO与浓硫酸发生反应的化学方程式为________。
(2)滤液I的成分是________。
(3)相同反应时间，步骤①中焙烧温度和酸料比对Pb、Cd去除率的影响如下表所示（均未达到平衡状态）。
焙烧温度/℃ | 各元素的去除率/% | 酸料比/(mL/g) | 各元素的去除率/% | ||
Pb | Cd | Pb | Cd | ||
100 | 2.57 | 56.63 | 0.3 | 2.57 | 74.12 |
200 | 2.62 | 89.30 | 0.4 | 2.67 | 85.10 |
500 | 2.67 | 96.98 | 0.5 | 2.72 | 92.48 |
600 | 2.87 | 95.42 | 0.6 | 2.67 | 96.98 |
900 | 2.88 | 40.15 | 0.7 | 2.65 | 95.13 |
应选择的焙烧温度和酸料比为________。
Cd去除率随温度升高先增大后减小的原因可能为________。
(4)步骤③中NaCl溶液的作用是________。
(5)步骤④的操作是________。
(6)下列说法正确的是________(填序号)。
A.步骤①中浓硫酸作氧化剂
B.步骤③中pH<4的目的是防止Pb2+水解
C.步骤④的滤液可循环利用以提高Pb的回收率
D.步骤⑤中增大NaOH溶液浓度可使Pb沉淀完全
【答案】将Pb2O3、Pb3O4转化为PbO PbO+H2SO4
PbSO4+H2O CdSO4(H2SO4) 温度为500℃，酸料比为0.6 mL/g 温度升高反应速率加快，一段时间内Cd去除率增大；温度过高导致硫酸损失，反应物浓度减小，因此一段时间内Cd去除率降低 使PbSO4转化成PbCl42-，与不溶杂质分离开 加水稀释，过滤 BC
【解析】
炼铅烟尘主要成分为铅的氧化物(Pb2O3、Pb3O4、PbO)及PbSO4，其杂质主要为含镉(Cd)化合物，Pb的稳定氧化物是PbO，高温焙烧能够使不稳定的Pb2O3、Pb3O4转化为PbO，然后加入浓硫酸，发生复分解反应产生PbSO4，杂质镉(Cd)的化合物反应产生易溶性CdSO4，然后用水浸泡，可除去可溶性杂质，在滤液I中主要含有CdSO4及过量H2SO4，然后向滤渣PbSO4中加入NaCl溶液，会发生离子交换反应，为促进物质反应，温度控制在90℃，调节溶液pH<4，可防止Pb2+水解，PbSO4发生反应转化为可溶性物质[PbCl4]2-，然后过滤除去不溶性杂质，将滤液II进行稀释得到PbCl2沉淀，再将其过滤出来，洗涤干净，用适量NaOH溶液溶解得到Pb(OH)2。
(1)步骤①中焙烧的目的是将Pb2O3、Pb3O4转化为稳定氧化物PbO。在此过程中PbO与浓硫酸发生复分解反应产生PbSO4和H2O，反应的化学方程式为PbO+H2SO4PbSO4+H2O。
(2)在加热浓硫酸焙烧时Pb的氧化物转化为PbSO4，杂质Cd的化合物转化为CdSO4，根据题干信息可知CdSO4易溶于水，热稳定性好，而PbSO4难溶于水，所以滤液I的成分是CdSO4及过量的H2SO4。
(3)根据相同反应时间，步骤①中焙烧温度和酸料比对Pb、Cd去除率的影响可知：在酸配料比不变时，温度升高，Cd的去除率先增大后减小，在500℃时Cd的去除率达到最大值，因此焙烧温度是500℃；在温度不变，酸料比为0.6 mL/g时Cd的去除率达到最大值，故应选择的焙烧温度和酸料比为温度为500℃，酸料比为0.6 mL/g；
Cd去除率随温度升高先增大后减小的原因可能是：温度升高，反应速率加快，一段时间内Cd去除率增大；当温度过高时导致硫酸损失，反应物浓度减小，因此一段时间内Cd去除率又降低。
(4)在步骤③中NaCl溶液的作用是能够使难溶性的PbSO4转化成可溶性PbCl42-进入溶液，从而与不溶杂质分离开。
(5)根据信息ⅲ. PbCl2(s)+2Cl-(aq)
PbCl42-(aq)可知，将滤液加水稀释，平衡逆向移动，就可以得到PbCl2固体，因此步骤④的操作是加水稀释，过滤。
(6)A. 步骤①中浓硫酸与PbO反应产生PbSO4，CdO反应产生CdSO4，元素化合价都不变，因此硫酸的作用不是作氧化剂，A错误；
B. Pb(OH)2为两性氢氧化物，因此铅盐是强酸弱碱盐，在溶液中易发生水解反应使溶液显酸性，在步骤③中调节溶液pH<4的目的是防止Pb2+水解，B正确；
C. 在步骤④的滤液中含有一定量的PbCl2，若将其循环利用，就提高Pb的回收率，C正确；
D. Pb(OH)2为两性氢氧化物，若步骤⑤中增大NaOH溶液浓度，NaOH过量，则Pb(OH)2与过量NaOH反应产生Na2PbO2进入溶液，最终不能得到Pb(OH)2，因此NaOH浓度不易过大，D错误；
故合理选项是BC。
口算心算速算应用题系列答案
同步拓展阅读系列答案【题目】测定硫酸铜晶体（CuSO4xH2O）中x值的实验过程如下：
完成下列填空：
（1）必须要进行恒重操作的原因是___。
（2）下面是某同学的一次实验记录，请完成下表。
称量数据1 | 称量数据2 | 称量数据3 | 结晶水的X值 | 实验误差 |
11.685g | 13.691g | 12.960g | ____ | ____ |
（3）本次实验测得X值偏__（高、低），可能这次实验中产生误差的原因可能是___。
A．硫酸铜晶体中含有不挥发性杂质 B．实验前晶体表面有湿存水
C．加热时有晶体飞溅出去 D．加热失水后露置在空气中冷却
