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微专题17 金属及其化合物制备流程（Pb）
一、物质概况：
铅为化学元素，其化学符号是Pb(拉丁文Plumbum;英文lead)，原子序数为82，是原子量
最大的非放射性元素。
铅是柔软和延展性强的弱金属，有毒，也是重金属。铅原本的颜色为青白色，在空气中
表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用于建筑、铅酸蓄电池、弹头、炮弹、焊接物
料、钓鱼用具、渔业用具、防辐射物料、奖杯和部份合金，例如电子焊接用的铅锡合金。
铅是一种金属元素，可用作耐硫酸腐蚀、防电离辐射、蓄电池等的材料。其合金可作铅
字、轴承、电缆包皮等之用，还可做体育运动器材铅球。
二、物理性质：
铅是银白色的金属(与锡比较，铅略带一点浅蓝色)，十分柔软，用指甲便能在它的表面划
出痕迹。用铅在纸上一划，会留下一条黑道道。在古代，人们曾用铅作笔。"铅笔"这名字，
便是从这儿来的。铅很重，一立方米的铅重达11.3吨，古代欧洲的炼金家们便用旋转迟
缓的土星来表示它，写作"h"。铅球那么沉，便是用铅做的。子弹的弹头也常灌有铅，因
为如果太轻，在前进时受风力影响会改变方向。铅的熔点也很低，为327℃，放在煤球炉
里，也会熔化成铅水。
三、化学性质：
铅很容易生锈--氧化。铅经常是呈灰色的，就是由于它在空气中，很易被空气中的氧气氧
化成灰黑色的氧化铅，使它的银白色的光泽渐渐变得暗淡无光。不过，这层氧化铅形成
一层致密的薄膜，防止内部的铅进一步被氧化。也正因为这样，再加上铅的化学性质又
比较稳定，因此铅不易被腐蚀。在化工厂里，常用铅来制造管道和反应罐。著名的制造
硫酸的铅室法，便是因为在铅制的反应器中进行化学反应而得名的.
工业制备
第一种:火法炼铅
目前世界上炼铅以火法炼铅为主，火法炼铅一般包括原料准备(配料、制粒、烧结焙烧)、
还原熔炼制取粗铅和粗铅精炼三大工序。烟气制酸、烟尘综合回收以及从阳极泥回收金
银等贵金属也是火法炼铅工艺的重要组成部分。铅精烧结焙烧有两个目的:一是将原料中的硫氧化除去，并以SO 形式送去制硫酸;二是使
2
部分伴生金属氧化并与SiO 等脉石成分生成MeO.SiO 低熔点液相，使细粉状铅精矿粘结
2 2
成多孔硬块，以利还原熔炼。
(1)备料 进入烧结工序的物料包括铅精矿、石英熔剂、烧结返料，三者的配比为
30:10:60。铅精矿一般含有(%):Pb 50-60、Zn 4-6、Cu 0.2、S15-25、Fe 14、SiO 1-2。此外，
2
还伴生有Ag、Bi、Cd、In等有价金属。配好的物料，经过混合和制粒，用布料机均匀地
平铺在烧结机上进行烧结焙烧。 (2)烧结 现代烧结作业均采用带式烧结机，面积为60-
70m3。工作时，铺满炉料的烧结机在传动机械带动下向前移动，经过点火装置处炉料被
火焰点燃，并在强制通过料层吸入(或鼓出)的大量窑中氧的作用下，料层温度迅速上升到
1073-1173K，炉料中发生了一系列的烧结反应。
炉料中主要铅矿物PbS与O 反应生成PbO和SO :
2 2
3PbS+5O====2PbO+PbSO +2SO
2 4 2
3PbSO4+PbS====4PbO+4SO
2
还有少量金属铅生成:
PbS+PbSO ====2Pb+2SO
4 2
在炉料中含量较高的黄铁矿(FeS )发生分解并进一步氧化成FeO, Fe O 和SO ，进而与
2 2 3 2
SiO, PbO化合，生成为硅酸盐(2FeO.SiO 、xPbO.SiO)和亚铁酸盐(xPbO.yFe O)。
2 2 2 2 3
影响烧结焙烧效果的因素有:①炉料配比与化学成分;②炉料水分;③炉料粒度;④料层厚度;
⑤点火温度;⑥小车运行速度;⑦吸风风量与鼓风压力、风量;⑧烟气SO 浓度等。
2
第二种:电解精炼
电解精炼。用硅氟酸和硅氟酸铅做电解液，粗铅做阳极，纯铅做阴极 ，可得纯铅 。耐
腐蚀 ，可用作水管 。铅、锑 、锡的合金熔点低(约240℃) ，凝固时膨胀，可作印刷铅
字 。铅玻璃用作X射线防护屏 。大量铅用于生产汽油抗爆剂四乙铅和蓄电池的极板。
铅电解精炼现在一般采用是1901年的柏兹所提出的，将粗铅或经过火法初步精炼的半精
炼铅，在硅氟酸与硅氟酸铅的水溶液中进行电解的过程。其目的是为了获得高品位的铅
并回收銤及稀贵金属。*最后附铅的各种化合物
【专题精练】
1．铅精矿的主要成分为PbS，现用下列两种方法从铅精矿中冶炼金属铅。
I.火法炼铅将铅精矿在空气中焙烧，生成PbO和SO 。
2
(1) 用铅精矿火法炼铅的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_________。
(2) 火法炼铅的废气中含低浓度SO ，可将废气通入过量氨水中进行处理，反应的离子方
2
程式为：__________。
II.湿法炼铅在制备金属铅的同时，还可制得硫磺，相对于火法炼铅更为环保。湿法炼铅的
工艺流程如下：
已知：PbCl 在水中溶解度小，在Cl－浓度较大的溶液中，存在平衡：PbCl (s) + 2Cl－
2 2
(aq)⇌PbCl 2－(aq) ∆H＞0
4(3) 浸取铅精矿时发生反应的离子方程式是________。
(4) 由滤液1中析出 PbCl 的操作a是_______。
2
(5) 将溶液3和滤液2分别置于如图所示电解装置的两个极室中，可制取金属铅并使浸取
液中的FeCl 再生。
3
①溶液3应置于______(填“阴极室”或“阳极室”)中。
②简述滤液2电解后再生为FeCl 的可能原理：_________
3
③若铅精矿的质量为a g，铅浸出率为b ，当电解池中通过c mol电子时，金属铅全部析
出，铅精矿中PbS的质量分数的计算式为____________
2．工业上，利用冶铅废料(含有Pb、PbO、PbS、PbCO 、Pb(OH)、C以及Fe及其氧化物
3 2
等)制取立德粉(ZnS·BaSO )和再提取铅的工艺流程如下：
4
已知：
①醋酸铅易溶于水，难电离。
②常温下，K (PbSO )=1.6×10－8；K (PbCO )=8.0×10－14。
sp 4 sp 3
回答下列问题：
(1)为了加快①的反应速率，通常选用6mol/L的硝酸和60℃的反应条件，若温度继续升高，
反而不利于反应的进行，原因可能是___________。
(2)步骤④若在实验室进行分离操作必需的玻璃仪器有___________，滤渣1的主要成分是硫酸铅，洗涤硫酸铅最好选用___________。
A．蒸馏水 B．苯 C．稀硫酸 D．饱和碳酸钠
(3)写出步骤③反应的离子方程式___________。
(4)采用电解法精炼铅，海绵铅连接电源的___________极(填正、负)，生成铅的电极反应
式为___________。
(5)处理含铅废料1t(含铅以PbO计，质量分数为11.15%)，若回收率为90%，则得到的铅
质量___________g。
3．铅及其化合物用途广泛，三盐基硫酸铅（3PbO·PbSO ·H O，摩尔质量=990 g/mol）简
4 2
称三盐。以铅泥（主要成分为PbO、Pb及PbSO 等）为原料制备三盐的工艺流程如图所
4
示。
已知： 。
请回答下列问题：
(1)步骤①中涉及的主要反应的平衡常数K=____（列出计算式即可）。步骤②中滤渣的主
要成分是____。
(2)步骤③酸溶时，为提高酸溶速率，可采取的措施是____（任答一条）。
(3)步骤⑥合成三盐的化学方程式为____。现用100 t铅泥可制得纯净干燥的三盐49.5 t，
若铅元素的利用率为75%，则铅泥中铅元素的质量分数为___ %。简述步骤⑦检验沉淀洗
涤完全的方法___ 。
(4)已知水中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)、Pb(OH)-、Pb(OH)2-，其中
2 3 4
Pb(OH) 是沉淀，各形态铅的物质的量的分数α随溶液pH变化的关系如图所示，除去污
2
水中的铅，最好控制溶液的pH在____左右，当溶液的pH由13转化为14时发生反应的
离子方程式是：________________(5)将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含NaPbCl 的电解液，进一步电
2 4
解NaPbCl 生成Pb，如图所示。阴极电极反应式是_________
2 4
4．我国是世界铅生产和铅消费大国，铅被作为工业原料广泛应用于工业生产中，会以废
气、废水、废渣比等各种形式排放于环境中，造成大面积污染，如何有效解决铅污染问
题是我国当前面临的重要任务。
I.以方铅矿(PbS)为原料制备铅的相关化合物的工艺流程如图所示：
(1)“焙烧”时，提高反应速率的措施有_______(写一条)。
(2)写出“高温还原”的主要化学方程式_______。
(3)“粗铅”中含有的杂质有锌、铁、铜、银，电解精炼后溶液中的金属阳离子有_______。
(4)制备销酸铅时需要加热，但温度不宜过高，原因是_______。
II.含铅废水处理化学沉淀法是除去酸性废水中Pb2+的主要方法，根据其原理不同可以分为：
氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、磷酸盐沉淀法、铁氧体沉淀法等。水样中各形态铅的
百分含量x与溶液pH变化的关系如图所示。向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液变浑浊，继续滴加 NaOH溶液又变澄清。
(5)若采用氢氧化物沉淀法除溶液中的Pb2+，应将溶液的pH调至约为_______。pH≥13 时，
溶液中发生的主要离子方程式为_______。
(6)向酸性含铅废水中加NaS可将Pb2+转化为PbS除去，使用该方法通常先将溶液pH调
2
至6左右，若溶液pH过低会导致_______。 已知K (PbS)=8.0×10-28，国家规定的废水排
sp
放标准中铅含量不高于0.5mg/L，若某工厂处理过的废水中S2-浓度为2.0 × 10-20mol/L，该
废水中铅含量_______(填“已经”或“尚未”)达到国家规定的排放标准。
5．硫酸铅可用于铅蓄电池、纤维增重剂、涂料分析试剂．工业上通常用自然界分布最广
的方铅矿(主要成分为PbS)生产硫酸铅。工艺流程如下：
已知：①K (PbSO )=1.08×10-8，K (PbCl )=1.6×l0-5．
sp 4 sp 2
②PbCl (s)+2C1-(aq) PbCl 2-(aq)△H＞0
2 4
③Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9和7．
(I )流程中加入盐酸可以控制溶液的pH＜1.9，主要目的是___________，反应过程中可观
察到淡黄色沉淀，则步骤（1）对应的主要反应的离子方程式为___________；(II) 步骤（2）所得的滤液A 蒸发浓缩后再用冰水浴的目的是___________(请用平衡移动
原理解释)
(III )上述流程中可循环利用的物质有___________；
(IV)炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量增大而造成严重污染．水溶液中铅的存在形
态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)、Pb(OH)-、Pb(OH)2-。各形态的铅浓度分数α与溶液
2 3 4
pH 变化的关系如图所示：
①探究Pb2+的性质：向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液变浑浊，继续滴加NaOH溶
液又变澄清；pH≥13时，溶液中发生的主要反应的离子方程式为___________；
②除去溶液中的Pb2+:科研小组用一种新型试剂可去除水中的痕量铅和其他杂质离子，实
验结果记录如下：
Ⅰ．新型试剂处理后的水中Pb2+浓度转化率为___________；
Ⅱ．若新型试剂(DH)在脱铅过程中主要发生的反应为：2DH(s)+Pb2+ DPb(s)+2H+，则
2
脱铅时最合适的pH约为___________
A．4 B．6 C．10 D．12【一氧化铅】又称黄色氧化铅，俗名黄丹或密陀僧。化学式PbO，式量223.19。有多种
变体，四方晶体呈黄红色，密度为9.53克/厘米3；斜方正交晶体呈黄色，密度为8.0
克/厘米3；无定形者为黄色到红黄色，密度9.2～9.5克/厘米3。熔点888℃。难溶于水和
乙醇。溶于硝酸、醋酸生成相应的铅盐。溶于热的强碱溶液生成亚铅酸盐。吸收空气中
二氧化碳生成碳酸铅。在空气中加热至500℃可生成四氧化三铅。加热时可被碳、氢气、
一氧化碳还原成铅。与甘油混和生成坚硬的物质、可用作粘合剂。用作颜料、涂料油漆
的催干剂、冶金助熔剂，还用于制特种铅玻璃、搪瓷、蓄电池电极、橡胶。用空气氧化
熔融铅或加热碳酸铅、硝酸铅分解制得。
【二氧化铅】又称棕色氧化铅。化学式PbO2，式量239.19，棕色细片粉末。密度9.375
克/厘米3，难溶于水和乙醇。将二氧化铅加热，它会逐步转变为铅的低氧化态氧化物并
放出氧
二氧化铅系两性氧化物，酸性比碱性强。跟强碱共热生成铅酸盐。有强氧化性。跟硫酸
共热生成硫酸铅、氧气和水。跟盐酸共热，生成二氯化铅、氯气和水。跟硫、磷等可燃
物混和研磨引起发火。用作分析试剂、氧化剂、媒染剂、蓄电池电极，还用于制火柴、
染料等。用熔融的氯酸钾或硝酸盐氧化一氧化铅，或用次氯酸钠氧化亚铅酸盐可制得二
氧化铅。
【四氧化三铅】俗称红丹或铅丹，红色氧化铅。化学式Pb3O4，式量685.57。橙红色晶
体或粉末，密度9.1克/厘米3，不溶于水和醇。四氧化三铅中，有2/3的铅氧化数为+2，
1/3的铅氧化数为+4，化学式可写作2PbO·PbO2。根据结构应属于铅酸二价铅盐
(Pb2[PbO4])。在加热至500℃以上时分解为一氧化铅和氧气。不溶于水。可溶于热碱溶液
中。有氧化性，跟盐酸反应放出氯气；跟硫酸反应放出氧气。可被稀硝酸分解，其中2/3
的铅被酸溶解，生成硝酸铅(Ⅱ)，其它为不溶的二氧化铅。一氧化铅有碱性，溶于稀硝酸，
二氧化铅呈弱碱性，稍溶于酸。有毒。用于制铅玻璃、油漆、蓄电池、陶瓷、搪瓷。还
用于制钢铁涂料。将一氧化铅粉末在空气中加热至450～500℃氧化制得。
【硝酸铅】化学式Pb(NO3)2，式量331.21。无色单斜或立方晶体。密度4.53克/厘米3。
溶于水，微溶于醇。在470℃时分解为一氧化铅、二氧化氮和氧气。有强氧化性，与有机
物接触、摩擦或撞击能引起燃烧或爆炸。有剧毒。用作氧化剂、媒染剂、照像增感剂、
分析试剂、制版等。由铅跟硝酸反应制得。
【醋酸铅】亦称乙酸铅，俗称铅糖。无色晶体或白色粉末，化学式
(CH3COO)2Pb·3H2O，式量379.33，密度2.55克/厘米3。75℃失去结晶水，无水物是白色粉末，密度3.25克/厘米3，熔点280℃。味甜，有毒！易溶于水和甘油，微溶于乙醇。
具有醋酸气味。在空气中吸收二氧化碳后变为不溶性的碱式碳酸盐。在100℃时分解出乙
酸，在200℃时完全分解。用作分析试剂、媒染剂、染发剂、医药、生物染色、有机合成，
还用于制铬酸铅颜料等。由铅粒跟醋酸反应制得。
【硫化铅】化学式PbS，式量239.25，蓝色有金属光泽立方晶体或棕黑色粉末。密度7.5
克/厘米3，熔点1114℃，在860℃时开始挥发，难溶于水和碱溶液。可溶于硝酸。在空气
中灼烧，可生成一氧化铅和二氧化硫。自然界中主要矿石为方铅矿，是炼铅的原料。高
纯度的硫化铅用作半导体。将硫化氢通入酸性硝酸铅溶液可制得。
【铬酸铅】俗名铬黄，化学式PbCrO4，式量323.18。黄色或橙黄色针状晶体或粉末，密
度6.12克/厘米3，熔点844℃。难溶于水，溶于强碱溶液或硝酸。有毒。加热到熔点以上，
缓慢分解放出氧气。用作分析试剂、氧化剂、黄色颜料。由铬酸钾溶液跟硝酸铅溶液反
应制得。
【铅丹】矿物名，主要成分是Pb3O4，红色粉末状块体。硬度2～3，密度4.6克/厘米3，
常与方铅矿和白铅矿伴生。用于制红色颜料和铅玻璃。通常用的红丹即铅丹，大部分由
人工制成。
【方铅矿】主要成分为PbS，常含银。等轴晶系，晶体形状多为立方体、有时为八面体。
铅灰色，有金属光泽，立方体解理完全，硬度2～3，性脆，密度7.4～7.6克/厘米3。炼
铅的主要矿石，由于常含银，又是炼银的主要矿石。
【锡石】矿物名。化学成分为SnO2，四方晶系，晶体一般为双锥状，双锥柱状，常具膝
状双晶，集合体呈不规则颗粒。通常呈棕色至黑褐色，有金刚光泽。硬度6.0～7.0，密度
6.8～7.0克/厘米3。是炼锡的主要原料。
【白铅矿】主要成分是PbCO3。正交晶系，晶形常呈假六方双锥形状，集合体为粒状或
致密块状。白色微带浅灰。金刚光泽，硬度3.0～3.5，密度6.4～6.6克/厘米3。炼铅用矿
石。
