题目内容

6．湿法-火法联合工艺从铅膏（主要成分为PbO、PbO2、PbSO4）中提取铅的一种工艺流程如图1所示：
已知：Ksp（PbSO4）=1.6×10-5，Ksp （PbCO3）=3.3×10-14．
（1）步骤I中，发生的氧化还原反应的离子方程式为PbO2+2Fe2++SO42-+4H+═PbSO4+2Fe3++2H2O．
（2）若步骤I充分反应后未过滤、洗涤，直接加入Na2CO3溶液，会导致步骤II中Na2CO3的用量增加，其原因是溶液中的H+、Fe3+会与CO32-反应．
（3）若母液中c（SO42-）=1.6mol•L-1，c（CO32-）=3.3×10-6mol•L-1，试通过计算判断PbCO3中是否混有PbSO4？请写出计算过程．PbCO3：c（Pb2+）=3.3×10-14/3.3×10-6=1.0×10-8mol•L-1；PbSO4：Q=c（Pb2+）×c（SO42-）=1.0×10-8×1.6=1.6×10-8＜Ksp（PbSO4）
说明PbSO4在母液中未饱和，即PbCO3中不混有PbSO4．
（4）步骤II中，若用同体积、同浓度的NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液，对PbSO4转化率有何影响，并说明理由．PbSO4转化率变小，理由是相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中，前者c（CO32-）较大．
（5）步骤III中，PbCO3和焦炭按物质的量比2：1投料，则排放气体的主要成分是CO2．
（6）钠离子交换膜固相电解法是从铅膏中提取铅的一种新工艺，装置示意图2为：将铅膏投入阴极室，铅膏中的PbSO4与NaOH溶液发生反应：PbSO4+3OH-═HPbO2-+SO42-+H2O．
①a与外接电源的正极相连．
②电解过程中，PbO2、PbO、HPbO2-在阴极放电，
其中HPbO2-放电的电极反应式为HPbO2-+2e-+H2O═Pb+3OH-．
③与传统无膜固相电解法相比，使用钠离子交换膜可以提高Pb元素的利用率，原因是钠离子交换膜阻止HPbO2-进入阳极室被氧化．

分析 （1）铅膏（主要成分为PbO、PbO2、PbSO4），发生的反应为PbO2+2Fe2++SO42-+4H+═PbSO4+2Fe3++2H2O；
（2）若步骤I充分反应后未过滤、洗涤，溶液中的H+、Fe3+会与CO32-反应，会导致步骤II中Na2CO3的用量增加；
（3）因为Ksp（PbSO4）=1.6×10-5，Ksp （PbCO3）=3.3×10-14，c（SO42-）=1.6mol•L-1，c（CO32-）=3.3×10-6mol•L-1，PbCO3中：c（Pb2+）=$\frac{Ksp（PbC{O}_{3}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{3.3×1{0}^{-14}}{3.3×1{0}^{-6}}$=1.0×10-8mol•L-1；PbSO4中：Q=c（Pb2+）×c（SO42-）=1.0×10-8×1.6=1.6×10-8＜Ksp（PbSO4），说明PbSO4在母液中未饱和，即PbCO3中不混有PbSO4；
（4）若用同体积、同浓度的NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液，由于Na2CO3溶液中c（CO32-）较大，NaHCO3溶液中c（CO32-）较小，使得PbSO4转化率变小；
（5）PbCO3和焦炭按物质的量比2：1投料，反应为2PbCO3+C=2Pb+3CO2；
（6）①根据钠离子向阴极移动知，a为阳极，与电源正极相连；
②电解过程中，HPbO2-在阴极得电子，电极反应式为HPbO2-+2e-+H2O═Pb+3OH-；
③钠离子交换膜只允许钠离子通过，阻止HPbO2-进入阳极室被氧化，从而提高Pb元素的利用率．

解答 解：（1）铅膏（主要成分为PbO、PbO2、PbSO4）中加入酸性硫酸亚铁溶液，发生的反应为PbO2+2Fe2++SO42-+4H+═PbSO4+2Fe3++2H2O，故答案为：PbO2+2Fe2++SO42-+4H+═PbSO4+2Fe3++2H2O；
（2）若步骤I充分反应后未过滤、洗涤，溶液中的H+、Fe3+会与CO32-反应，会导致步骤II中Na2CO3的用量增加，故答案为：溶液中的H+、Fe3+会与CO32-反应；
（3）因为Ksp（PbSO4）=1.6×10-5，Ksp （PbCO3）=3.3×10-14，c（SO42-）=1.6mol•L-1，c（CO32-）=3.3×10-6mol•L-1，PbCO3中：c（Pb2+）=$\frac{Ksp（PbC{O}_{3}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{3.3×1{0}^{-14}}{3.3×1{0}^{-6}}$=1.0×10-8mol•L-1；PbSO4中：Q=c（Pb2+）×c（SO42-）=1.0×10-8×1.6=1.6×10-8＜Ksp（PbSO4），说明PbSO4在母液中未饱和，即PbCO3中不混有PbSO4，故答案为：PbCO3：c（Pb2+）=$\frac{3.3×1{0}^{-14}}{3.3×1{0}^{-6}}$=1.0×10-8mol•L-1；PbSO4：Q=c（Pb2+）×c（SO42-）=1.0×10-8×1.6=1.6×10-8＜Ksp（PbSO4），说明PbSO4在母液中未饱和，即PbCO3中不混有PbSO4；
（4）若用同体积、同浓度的NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液，由于Na2CO3溶液中c（CO32-）较大，NaHCO3溶液中c（CO32-）较小，使得PbSO4转化率变小，故答案为：PbSO4转化率变小，理由是相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中，前者c（CO32-）较大；
（5）PbCO3和焦炭按物质的量比2：1投料，反应为2PbCO3+C=2Pb+3CO2，故答案为：CO2；
（6）①根据钠离子向阴极移动知，a为阳极，与电源正极相连，故答案为：正；
②电解过程中，HPbO2-在阴极放电，其中HPbO2-放电的电极反应式为HPbO2-+2e-+H2O═Pb+3OH-，故答案为：HPbO2-+2e-+H2O═Pb+3OH-；
③钠离子交换膜只允许钠离子通过，阻止HPbO2-进入阳极室被氧化，从而提高Pb元素的利用率，故答案为：钠离子交换膜阻止HPbO2-进入阳极室被氧化．

点评 本题以从铅膏（主要成分为PbO、PbO2、PbSO4）中提取铅的为背景，考查未知反应书写、溶度积、电化学及基础实验问题，向考生展示运用化学知识解决生产生活中的实际问题，体现了化学与环境、化学与生活的关系，引导考生关注与化学有关的科学技术及生态环境的可持续发展．

练习册系列答案
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16．下列各烃中沸点最低的是（　　）
A．庚烷B．戊烷C．异戊烷D．新戊烷
17．煤是我国重要的化石燃料，煤化工行业中产生的H2S也是一种重要的工业资源．
（1）煤液化是化学（填“物理”或“化学”）变化过程．
（2）煤液化过程中产生的H2S可生产硫酸，部分过程如图1所示：

①SO2反应器中的化学方程式是2SO2+O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$2SO3．
②生产过程中的尾气需要测定SO2的含量符合标准才能排放．已知有V L（已换算成标准状况）尾气，通入足量H2O2吸收再加足量BaCl2溶液充分反应后（不考虑尾气中其他成分的反应），过滤、洗涤、干燥、称量得到b g沉淀．H2O2吸收SO2的化学方程式是SO2+H2O2=H2SO4；尾气中SO2的含量（体积分数）的计算式是$\frac{22.4b}{233V}$×100%．
（3）H2S还可用于回收单质硫．含有H2S和空气的尾气按一定流速通入酸性FeCl3溶液，可实现空气脱硫，得到单质硫．FeCl3溶液吸收H2S过程中，溶液中的n（Fe3+）、被吸收的n（H2S） 随时间t的变化如图2．
①由图中信息可知，0～t1时，一定发生的反应是H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+（用离子方程式表示）．
②t1以后，溶液中n （Fe3+）保持基本不变，原因是t1时刻后，溶液中的Fe2+被O2氧化为Fe3+，Fe3+再与H2S发生氧化还原反应，所以n（Fe3+）基本不变（或2H2S+O2=2S+2H2O）．
14．硬质玻璃管进行微量实验：如图所示，将浓硫酸滴入装有Na2SO3固体的培养皿一段时间后，a、b、c三个棉球变化如下表．

请填写表中的空白：
棉球棉球上滴加的试剂实验现象解释和结论
a
品红试液		棉球变白，微热后又恢复红色
b含酚酞的NaOH溶液棉球变为白色离子方程式：
2OHˉ+SO2=SO32ˉ+H2O
或OHˉ+SO2=HSO3ˉ
c
含淀粉的碘水		棉球变为白色
结论：该气体具有还原 性
1．分子式为C7H6O2的芳香族化合物的数目有（　　）
A．2种B．3种C．4D．5种
11．[Cu（NH3）4]2+配离子中存在的化学键类型有①③（填序号）．
①配位键   ②金属键   ③极性共价键    ④非极性共价键    ⑤离子键    ⑥氢键
已知：[Cu（NH3）4]2+具有对称的空间构型，且当[Cu（NH3）4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代时，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH3）4]2+的空间构型为平面正方形．
18．已知：2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ/mol
Na2O2（s）+CO2（g）=Na2CO3（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）△H=-226kJ/mol
下列说法正确的是（　　）
A．1molCO（g）完全燃烧生成CO2（g）放出热量283J
B．1molCO（g）完全燃烧比1molC（s）完全燃烧放出的热量多
C．2Na2O2（s）+2CO2（s）=2Na2CO3（s）+O2 （g）△H＜-452kJ/mol
D．当Na2O2（s）与CO2（g）反应生成Na2CO3（s）和O2 （g）放出452kJ热量时，转移的电子数为2mol
15．东汉《周易参同契》中记载：“胡粉投火中，色坏还为铅”，实验表明胡粉难溶于水，加强热产生能使澄清的石灰水变浑浊的湿气．则胡粉的主要成分为（　　）
A．PbCO3B．2PbCO3•Pb（OH）2C．Pb（OH）2D．（CH3COO）2Pb
16．海洋是一个丰富的资源宝库，通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用．
（1）海水中盐的开发利用：
①海水制盐目前以盐田法为主，建盐田必须选在远离江河入海口，多风少雨，潮汐落差大且又平坦空旷的海滩．所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池．
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产，在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用：阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等（写一点即可）．
（2）电渗析法是近年发展起的一种较好的海水淡化技术，其原理如图1所示．其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列．请回答下面的问题：
①海水不能直接通入到阴极室中，理由是海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子，电解时会产生Mg（OH）2、Ca（OH）2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜．
②A口排出的是淡水（填“淡水”或“浓水”）

（3）用苦卤（含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子）可提取溴，其生产流程如图2：

①若吸收塔中的溶液含BrO3-，则吸收塔中反应的离子方程式为：3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑．
②通过①氯化已获得含Br2的溶液．为何还需经过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液？富集溴，提高Br2的浓度．
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热．控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是温度过低难以将Br2蒸馏出来，但温度过高又会将大量的水蒸馏出来．

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