Question

【題目】用冶鉛廢渣(含Pb、PbO、PbS及Zn、Fe、Cu等雜質)制取立德粉和回收鉛的工藝流程如下：

(1)“酸浸”時，PbS被氧化生成S，硝酸被還原為NO，則氧化0.3 mol PbS時，消耗HNO3______mol。

(2)“溶解、煮沸”時會發生多個反應。

①PbSO4溶解的離子方程式為__________________。（已知：Pb(CH3COO)2是弱電解質）

②“沉鉛”時生成的沉淀中混有Fe3+，煮沸時醋酸鐵水解的化學方程式為__________________。

(3)海綿鉛(含少量Zn、Cu等雜質)進行“電解精煉”時，用PbSiF6、H2SiF6的混合溶液作電解液，海綿鉛作_____(填“陽”或“陰”)極，陽極泥的主要成分是______(填化學式)。

(4)B301立德粉(ZnS·BaSO4)中ZnS的理論含量為29.4%。

①若要生產ZnS的理論含量為62.5%的B311高ZnS立德粉，可用的原料除BaS外，另兩種原料可能為______。(填標號)

A. ZnSO4 B.NaCl C. ZnCl2 D. Na2SO4

②測定立德粉中ZnS的含量常用酸溶，調節pH至1~3，然后滴定形成K2Zn3[Fe(CN)6]2沉淀，該沉淀的溶度積常數Ksp的表達式為______。

(5)濾液4經加熱后可返回______工序循環使用。

Answer 1

【答案】0.8 2CH3COO-+PbSO4=(CH3COO)2Pb+ Fe(CH3COO)3+2H2OCH3COOFe(OH)2↓+2CH3COOH 陽 Cu AC c2(K+)·c3(Zn2+)·c2{[Fe(CN)6]4-} 溶解、煮沸

【解析】

向冶鉛廢渣中加入6mol/L HNO3溶液，廢渣中的Pb、PbO、PbS和Zn、Fe均可以發生反應，而Cu不發生反應而形成浸渣；隨后向溶液中加入濃硫酸，此時溶液中的Pb2+結合硫酸根形成硫酸鉛沉淀，達到沉鉛的目的；沉鉛過程中會有少量Fe3+伴隨沉淀，將沉淀與溶液進行過濾得到濾渣，向濾渣中加入醋酸銨溶液，使硫酸鉛變為可溶性的醋酸鉛，向含有醋酸鉛的溶液中鋅單質，將Pb2+還原Pb，此時將體系過濾，得到海綿鉛和含Zn溶液；含Zn溶液中含有硫酸根，向含Zn溶液中加入BaS，Zn2+可以與BaS反應生成溶解度更小的ZnS，而Ba2+與溶液中的硫酸根反應生成BaSO4，ZnS與BaSO4二者同時沉淀得到B301立德粉。

(1)根據題目，“酸浸”時，PbS被氧化生成S，硝酸被還原為NO，可寫出化學方程式3PbS+8HNO3=3Pb(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O，當氧化0.3mol PbS時消耗硝酸0.8mol，答案為：0.8mol；

(2)①溶解過濾后向濾渣中加入醋酸銨溶液，濾渣中的硫酸鉛可以與醋酸銨溶液反應，反應的離子方程式為2CH3COO-+PbSO4=(CH3COO)2Pb+，答案為：2CH3COO-+PbSO4=(CH3COO)2Pb+；

②“沉鉛”時生成的沉淀中混有Fe3+，此時加熱溶液，醋酸鐵水解得到CH3COOFe(OH)2沉淀，水解過程的反應方程式為Fe(CH3COO)3+2H2OCH3COOFe(OH)2↓+2CH3COOH，答案為：Fe(CH3COO)3+2H2OCH3COOFe(OH)2↓+2CH3COOH；

(3)海綿鉛中含有少量的雜質，此時用電解精煉的方法可以進行提純，在電解精煉過程中需要將海綿鉛作為電解池的陽極，純鉛作為電解池陰極，陽極的電極方程式為Zn-2e-=Zn2+，陰極的電解方程式為Zn2++2e-=Zn，電解過程中因含有Zn、Cu等雜質，而Zn的活動性強于Pb，放電后得到的陽極泥的主要成分為Cu，答案為：陽、Cu；

(4)①立德粉的主要成分是ZnS·BaSO4，以BaS為原料制備立德粉，還需要含Zn的物質，四個選項中含有Zn的為AC選項，故答案為：AC；

②K2Zn3[Fe(CN)6]2為難溶電解質，存在沉淀溶解平衡，沉淀溶解平衡的溶度積常數為Ksp=c2(K+)·c3(Zn2+)·c2{[Fe(CN)6]4-}，答案為c2(K+)·c3(Zn2+)·c2{[Fe(CN)6]4-}；

(5)濾液3中加入BaS后得到濾液4和立德粉，濾液4的主要成分為醋酸銨，可以將醋酸銨返回至溶解、煮沸步驟繼續使用，答案為：溶解、煮沸。