Question

【题目】我国是世界铅生产和铅消费的最大国，而铅的冶炼方法具有成本高、污染严重等缺点。

I.铅的冶炼

一种用铅矿石(主要成分为PbS)冶炼铅的改进工艺流程如下图所示。

(1)浮选前将铅矿石破碎的目的是____________________

(2)反应器氧化段的主要反应有2PbS+3O22PbO+2SO2(反应a)和PbS+2PbO3Pb+SO2(反应b)，反应a中的氧化剂是_______(填化学式)；反应b中氧化产物和还原产物的物质的量之比为____________。

(3)该工艺流程与传统方法相比优点之一就是可得到富SO2烟气，富SO2烟气可直接用于某种工业生产，请写出表示该工业生产的原理的化学方程式_________、________。

Ⅱ.含铅废水处理

化学沉淀法是除去酸性废水中Pb2+的主要方法，根据其原理不同可以分为：氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、磷酸盐沉淀法、铁氧体沉淀法等。水溶液中各形态铅的百分含量x与溶液pH变化的关系如图所示。向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液变浑浊，继续滴加NaOH溶液又变澄清。

(4)若采用氢氧化物沉淀法除溶液中的Pb2+，应将溶液的pH调至约为______。pH13时，溶液中发生的主要反应的离子方程式为________________________。

(5)向酸性含铅废水中加Na2S可将Pb2+转化为PbS除去，使用该方法通常先将溶液pH调至6左右，若溶液pH过低会导致_____。已知Ksp (PbS) =8.010-28，国家规定的废水排放标准中铅含量不高于0.5mg/L，若某工厂处理过的废水中S2-浓度为2.010-20mol/L，该废水中铅含量_________ (填“已经”或“尚未”)达到国家规定的排放标准。

Answer 1

【答案】增大铅矿石和浮选剂的接触面积，提高浮选效率 O2 1∶3 2SO2 + O2 2SO3 SO3+ H2O =H2SO4 10(9.5-10均可) Pb(OH)3-+ OH-= Pb(OH)42- 产生大量H2S，造成污染 已经

【解析】

(1)根据浮选主要是利用物理性质对矿石进行富集分析解答；

(2)反应a：2PbS+3O22PbO+2SO2中氧气中的O元素化合价降低；反应b：PbS+2PbO3Pb+SO2中S元素化合价升高，Pb元素化合价降低，据此分析解答；

(3)富SO2烟气可直接用于工业生产硫酸，据此书写工业生产硫酸的原理；

(4)根据水溶液中各形态铅的百分含量x与溶液pH变化的关系图，在pH=10左右时，主要形成氢氧化铅沉淀；pH13时，Pb(OH)3-浓度减小，Pb(OH)42-浓度增大，据此书写反应的方程式；

(5)若溶液pH过低，表示溶液的酸性太强，Na2S会与酸反应放出H2S；根据Ksp (PbS) 计算c(Pb2+)，再计算该废水中铅含量，与国家规定的排放标准相比较。

I. (1)浮选主要是利用物理性质对矿石进行富集，因此破碎的目的是为了增大铅矿石和浮选剂的接触面积，提高浮选效率，故答案为：增大铅矿石和浮选剂的接触面积，提高浮选效率；

(2)反应a：2PbS+3O22PbO+2SO2中氧气中的O元素化合价降低，为氧化剂；反应b：PbS+2PbO3Pb+SO2中S元素化合价升高，Pb元素化合价降低，氧化产物为SO2，还原产物为Pb，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶3，故答案为：O2；1∶3；

(3)富SO2烟气可直接用于工业生产硫酸，工业生产硫酸的原理为2SO2 + O2 2SO3；SO3+ H2O =H2SO4，故答案为：2SO2 + O2 2SO3；SO3+ H2O =H2SO4；

Ⅱ. (4)若采用氢氧化物沉淀法除溶液中的Pb2+，根据水溶液中各形态铅的百分含量x与溶液pH变化的关系图，在pH=10左右时，主要形成氢氧化铅沉淀，应将溶液的pH调至约为10；pH13时，Pb(OH)3-浓度减小，Pb(OH)42-浓度增大，Pb(OH)3-与氢氧根离子反应结合生成Pb(OH)42-，反应的离子方程式为Pb(OH)3-+ OH-= Pb(OH)42-，故答案为：10；Pb(OH)3-+ OH-= Pb(OH)42-；

(5)向酸性含铅废水中加Na2S可将Pb2+转化为PbS除去，使用该方法通常先将溶液pH调至6左右，若溶液pH过低，溶液的酸性太强，Na2S会与酸反应放出H2S，造成污染；废水中S2-浓度为2.010-20mol/L，根据Ksp (PbS) =8.010-28，c(Pb2+)==4.010-8 mol/L，1L该废水中铅含量=(4.0×10-8×207×1000)mg=8.28×10-3 mg，即该废水中铅含量为8.28×10-3 mg/L＜0.5mg/L，已经达到国家规定的排放标准，故答案为：产生大量H2S，造成污染；已经。