题目内容

【题目】以方铅矿(PbS)为原料制备铅蓄电池的电极材料的工艺流程如图所示:

请回答下列问题:

(1)“焙烧”生成的气体直接排放可能造成的环境问题是____________,“焙烧”前须将方铅矿研磨粉粹的目的是________________________________。

(2)电解时,如c(Pb2+)远大于c(H+),则Pb2+优先于H+放电,工业上应用此原理可对铅进行电解精炼。“粗铅”的杂质主要有锌、铁、铜、银等,则阳极泥的主要成分为_________。

(3)写出制备PbO2的离子方程式________________________。

(4)已知部分含铅化合物的Ksp如下表所示:

物质

PbCl2

PbS

Ksp

1.2×10-5

9.0×10-29

①铅与稀盐酸反应产生少量气泡后反应终止,原因是_____________________。

②Pb(NO3)2是强酸弱碱盐,氢硫酸是弱酸[Ka1(H2S)=1.3×10-7,Ka2(H2S)=7.1×10-15],已知K>105时可以认为反应基本完全,通过计算判断向Pb(NO3)2溶液中通入H2S气体能否形成PbS沉淀___________________。(要求写出计算过程)

【答案】酸雨 增大方铅矿与空气的接触面积,加快化学反应速率 铜、银 ClO-+PbO=PbO2+Cl- PbCl2覆盖在铅表面,阻止反应的进一步进行 假设能发生反应:Pb2++H2S=PbS↓+2H+,该反应的平衡常数,反应可进行完全,故有PbS沉淀生成

【解析】

方铅矿中通入空气焙烧,发生反应2PbS+3O22SO2+2PbO,加入焦炭还原,发生反应PbO+CPb+CO↑,得到粗铅,通过电解精炼得到纯Pb,Pb加热得到PbO,将PbO投入NaClO溶液中得到PbO2,发生的反应为ClO-+PbO═PbO2+Cl-,据此分析解答。

(1)焙烧时发生的反应为2PbS+3O22SO2+2PbO,生成的气体是SO2,可导致酸雨,“焙烧”前须将方铅矿研磨粉粹,可增大方铅矿与空气的接触面积,加快化学反应速率,故答案为:酸雨;增大方铅矿与空气的接触面积,加快化学反应速率;

(2)“粗铅”的杂质主要有锌,铁,铜,银等,电解精炼时,粗Pb作阳极、纯Pb作阴极,Zn、Fe比Pb活泼,所以阳极上Zn、Fe和Pb失电子生成离子进入溶液,铅的活泼性大于铜、银,铅先放电,阳极泥的主要成分为铜、银,故答案为:铜、银;

(3),根据流程图,制备PbO2的离子方程式为ClO-+PbO=PbO2+Cl-,故答案为:ClO-+PbO=PbO2+Cl-;

(4)①铅与稀盐酸反应生成氯化铅和氢气,生成的氯化铅难溶于水,PbCl2覆盖在铅表面,阻止反应的进一步进行,因此产生少量气泡后反应终止,故答案为:PbCl2覆盖在铅表面,阻止反应的进一步进行;

②假设能发生反应Pb2++H2S═PbS↓+2H+,该反应的电离平衡常数K===1.0×107>105,所以该反应能进行完全,所以有PbS沉淀生成,故答案为:假设能发生反应Pb2++H2S═PbS↓+2H+,该反应的电离平衡常数K===1.0×107>105,反应能进行完全,有沉淀PbS生成。

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