以铅精矿(含 PbS, A g _ 2 S 等)为主要原料…——2024 高考化学第 18 题答案解析

2024_省自主命题(山东)

2024 山东 第 18 题 解答题 区分题
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18. 以铅精矿(含 PbS , $\mathrm { A g } _ { 2 } \mathrm { S }$ 等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下:


回答下列问题:

(1)“热浸”时,难溶的PbS和 $\mathrm { A g } _ { 2 } \mathrm { S }$ 转化为 $\left[ \mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ 和 $\left[ \mathrm { A g C l } _ { 2 } \right] ^ { - }$ 及单质硫。溶解等物质的量的PbS和$\mathrm { A g } _ { 2 } \mathrm { S }$ 时,消耗 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 物质的量之比为 \_\_;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时HCl挥发外,另一目的是防止产生 \_(填化学式)。

(2)将“过滤Ⅱ”得到的 $\mathrm { P b C l } _ { 2 }$ 沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属 $\mathrm { P b }$ “电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为

(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 C

(4)“置换”中可选用的试剂X 为 \_(填标号)。A. Al B. $Z \mathrm { n }$ C. Pb D $\mathrm { A g }$

“置换”反应的离子方程式为

(5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板,用作 (填“阴极”或“阳极”)。【答案】(1) ①. 1:1 ②. $\mathrm { H } _ { 2 } \mathbf { S }$

> (2)热浸 (3)将过量的 $\mathrm { F e } ^ { 3 \mathrm { + } }$ <sup>+</sup>还原为 $\mathrm { F e } ^ { 2 + }$ (4) ①. C ②. $\mathrm { P b } + 2 [ \mathrm { A g C l _ { 2 } } ] ^ { - } { = } 2 \mathrm { A g } + [ \mathrm { P b } \mathrm { C l _ { 4 } } ] ^ { 2 - }$

> (5)阳极

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【解析】

【分析】本题以铅精矿(含PbS, $\mathrm { A g } _ { 2 } \mathrm { S }$ 等)为主要原料提取金属Pb和 $\mathrm { A g }$ , “热浸”时,难溶的PbS和 $\mathrm { A g } _ { 2 } \mathrm { S }$ 转化为 $\left[ \mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ 和 $\left[ \mathrm { A g C l } _ { 2 } \right] ^ { - }$ 及单质硫, $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 被还原为 $\mathrm { F e } ^ { 2 + }$ ,过滤 I 除掉单质硫滤渣,滤液中 $\left[ \mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ 在稀释降温的过程中转化为 $\mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 2 }$ 沉淀,然后用饱和食盐水热溶,增大氯离子浓度,使 $\mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 2 }$ 又转化为 $\left[ \mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ 电解得到 ${ \mathrm { P b } } ;$ ;过滤 II 后的滤液成分主要为 $\left[ \mathrm { A g C l } _ { 2 } \right] ^ { - }$ $\mathrm { F e C l } _ { 2 }$ $\mathrm { F e C l } _ { 3 }$ ,故加入铅精矿主要将 $\mathrm { F e C l } _ { 3 }$ 还原为$\mathrm { F e C l } _ { 2 }$ ,试剂 X 将 $\left[ \mathrm { A g C l } _ { 2 } \right] ^ { - }$ 置换为Ag,得到富银铅泥,试剂X 为铅,尾液为 $\mathrm { F e C l } _ { 2 }$ 。

【小问1详解】

“热浸”时, $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 将 $\mathrm { P b } \mathrm { S }$ 和 $\mathrm { A g } _ { 2 } \mathrm { S }$ 中-2 价的硫氧化为单质硫, $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 被还原为 $\mathrm { F e } ^ { 2 + }$ ,在这个过程中Pb 和 $\mathbf { A } \mathbf { g }$ 的化合价保持不变,所以等物质的量的PbS和 $\mathrm { A g } _ { 2 } \mathrm { S }$ 时, $\mathrm { S } ^ { 2 \mathrm { - } }$ <sup>-</sup>物质的量相等,所以消耗 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ 的物质的量相等,比值为1:1;溶液中盐酸浓度过大,这里主要考虑氢离子浓度会过大,会生成 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S }$ 气体。

【小问2详解】

“过滤Ⅱ”得到的 $\mathrm { P b C l } _ { 2 }$ 沉淀反复用饱和食盐水热溶,会溶解为 $\left[ \mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ ,电解 $\left[ \mathrm { P b } { \mathrm { C l } } _ { 4 } \right] ^ { 2 - }$ 溶液制备金属Pb,Pb在阴极产生,阳极Cl-放电产生 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ , 尾液成分为 $\mathrm { F e C l } _ { 2 }$ $\mathrm { F e C l } _ { 2 }$ 吸收 $\mathrm { C l } _ { 2 }$ 后转化为 $\mathrm { F e C l } _ { 3 }$ ,可以在热浸中循环使用。

【小问3详解】

过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ ,根据还原之后可以得到含硫滤渣,“还原”中加入铅精矿的目的是是将将过量的 $\mathrm { F e } ^ { 3 + }$ <sup>+</sup>还原为 $\mathrm { F e } ^ { 2 + }$

【小问 4 详解】

“置换”中加入试剂X 可以可以得到富银铅泥,为了防止引入其他杂质,则试剂X 应为Pb,发生的反应为: $\mathbf { P b } + 2 [ \mathbf { A g C l } _ { 2 } ] ^ { - } = 2 \mathbf { A g } + [ \mathbf { P b } \mathbf { C l } 4 ] ^ { 2 } +$ <sup>-</sup> 。

【小问5详解】

“电解 $\mathrm { I I } ^ { \dag \ast }$ 中将富银铅泥制成电极板,电解Ⅱ得到金属银和金属铅,将银和铅分离出来,所以不可能作为阴极,应作为阳极板,阳极放电视,银变成阳极泥而沉降下来,铅失电子为 $\mathrm { P b } ^ { 2 + }$ ,阴极得电子得到Pb,所以电极板应作阳极。

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