Question

【題目】我國是世界鉛生產(chǎn)和鉛消費的最大國，而鉛的冶煉方法具有成本高、污染嚴重等缺點。

I.鉛的冶煉

一種用鉛礦石(主要成分為PbS)冶煉鉛的改進工藝流程如下圖所示。

(1)浮選前將鉛礦石破碎的目的是____________________

(2)反應(yīng)器氧化段的主要反應(yīng)有2PbS+3O22PbO+2SO2(反應(yīng)a)和PbS+2PbO3Pb+SO2(反應(yīng)b)，反應(yīng)a中的氧化劑是_______(填化學(xué)式)；反應(yīng)b中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為____________。

(3)該工藝流程與傳統(tǒng)方法相比優(yōu)點之一就是可得到富SO2煙氣，富SO2煙氣可直接用于某種工業(yè)生產(chǎn)，請寫出表示該工業(yè)生產(chǎn)的原理的化學(xué)方程式_________、________。

Ⅱ.含鉛廢水處理

化學(xué)沉淀法是除去酸性廢水中Pb2+的主要方法，根據(jù)其原理不同可以分為：氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、磷酸鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法等。水溶液中各形態(tài)鉛的百分含量x與溶液pH變化的關(guān)系如圖所示。向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液變渾濁，繼續(xù)滴加NaOH溶液又變澄清。

(4)若采用氫氧化物沉淀法除溶液中的Pb2+，應(yīng)將溶液的pH調(diào)至約為______。pH13時，溶液中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為________________________。

(5)向酸性含鉛廢水中加Na2S可將Pb2+轉(zhuǎn)化為PbS除去，使用該方法通常先將溶液pH調(diào)至6左右，若溶液pH過低會導(dǎo)致_____。已知Ksp (PbS) =8.010-28，國家規(guī)定的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中鉛含量不高于0.5mg/L，若某工廠處理過的廢水中S2-濃度為2.010-20mol/L，該廢水中鉛含量_________ (填“已經(jīng)”或“尚未”)達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

Answer 1

【答案】增大鉛礦石和浮選劑的接觸面積，提高浮選效率 O2 1∶3 2SO2 + O2 2SO3 SO3+ H2O =H2SO4 10(9.5-10均可) Pb(OH)3-+ OH-= Pb(OH)42- 產(chǎn)生大量H2S，造成污染 已經(jīng)

【解析】

(1)根據(jù)浮選主要是利用物理性質(zhì)對礦石進行富集分析解答；

(2)反應(yīng)a：2PbS+3O22PbO+2SO2中氧氣中的O元素化合價降低；反應(yīng)b：PbS+2PbO3Pb+SO2中S元素化合價升高，Pb元素化合價降低，據(jù)此分析解答；

(3)富SO2煙氣可直接用于工業(yè)生產(chǎn)硫酸，據(jù)此書寫工業(yè)生產(chǎn)硫酸的原理；

(4)根據(jù)水溶液中各形態(tài)鉛的百分含量x與溶液pH變化的關(guān)系圖，在pH=10左右時，主要形成氫氧化鉛沉淀；pH13時，Pb(OH)3-濃度減小，Pb(OH)42-濃度增大，據(jù)此書寫反應(yīng)的方程式；

(5)若溶液pH過低，表示溶液的酸性太強，Na2S會與酸反應(yīng)放出H2S；根據(jù)Ksp (PbS) 計算c(Pb2+)，再計算該廢水中鉛含量，與國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)相比較。

I. (1)浮選主要是利用物理性質(zhì)對礦石進行富集，因此破碎的目的是為了增大鉛礦石和浮選劑的接觸面積，提高浮選效率，故答案為：增大鉛礦石和浮選劑的接觸面積，提高浮選效率；

(2)反應(yīng)a：2PbS+3O22PbO+2SO2中氧氣中的O元素化合價降低，為氧化劑；反應(yīng)b：PbS+2PbO3Pb+SO2中S元素化合價升高，Pb元素化合價降低，氧化產(chǎn)物為SO2，還原產(chǎn)物為Pb，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶3，故答案為：O2；1∶3；

(3)富SO2煙氣可直接用于工業(yè)生產(chǎn)硫酸，工業(yè)生產(chǎn)硫酸的原理為2SO2 + O2 2SO3；SO3+ H2O =H2SO4，故答案為：2SO2 + O2 2SO3；SO3+ H2O =H2SO4；

Ⅱ. (4)若采用氫氧化物沉淀法除溶液中的Pb2+，根據(jù)水溶液中各形態(tài)鉛的百分含量x與溶液pH變化的關(guān)系圖，在pH=10左右時，主要形成氫氧化鉛沉淀，應(yīng)將溶液的pH調(diào)至約為10；pH13時，Pb(OH)3-濃度減小，Pb(OH)42-濃度增大，Pb(OH)3-與氫氧根離子反應(yīng)結(jié)合生成Pb(OH)42-，反應(yīng)的離子方程式為Pb(OH)3-+ OH-= Pb(OH)42-，故答案為：10；Pb(OH)3-+ OH-= Pb(OH)42-；

(5)向酸性含鉛廢水中加Na2S可將Pb2+轉(zhuǎn)化為PbS除去，使用該方法通常先將溶液pH調(diào)至6左右，若溶液pH過低，溶液的酸性太強，Na2S會與酸反應(yīng)放出H2S，造成污染；廢水中S2-濃度為2.010-20mol/L，根據(jù)Ksp (PbS) =8.010-28，c(Pb2+)==4.010-8 mol/L，1L該廢水中鉛含量=(4.0×10-8×207×1000)mg=8.28×10-3 mg，即該廢水中鉛含量為8.28×10-3 mg/L＜0.5mg/L，已經(jīng)達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，故答案為：產(chǎn)生大量H2S，造成污染；已經(jīng)。