Номер 4, страница 67 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Предложите технологическую цепочку производства свинца из минерала галенита $ \text{PbS} $. Запишите уравнения реакций.

Технологическая цепочка производства свинца из минерала галенита ($PbS$) является классическим примером пирометаллургического процесса и включает в себя несколько основных стадий.

1. Обогащение руды

Начальный этап, на котором руда, содержащая галенит, измельчается и подвергается флотации. В результате этого физического процесса получают обогащенный концентрат с высоким содержанием сульфида свинца ($PbS$), отделенный от пустой породы.

2. Окислительный обжиг

Свинцовый концентрат подвергают обжигу в печах при высокой температуре (600-800°C) в присутствии воздуха (кислорода). Цель этого этапа — превратить сульфид свинца в оксид свинца(II) ($PbO$). При этом выделяется сернистый газ ($SO_2$), который улавливается и используется, как правило, для производства серной кислоты.

Уравнение основной реакции обжига:

$2PbS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2PbO + 2SO_2 \uparrow$

При определенных условиях также может образовываться сульфат свинца:

$PbS + 2O_2 \xrightarrow{t} PbSO_4$

3. Восстановительная плавка

Полученный после обжига продукт (огарок), состоящий в основном из $PbO$, поступает в шахтную печь для плавки. В качестве восстановителя используется кокс (углерод), а в качестве флюса для образования легкоплавкого шлака — известняк ($CaCO_3$). В печи при высокой температуре (около 1000°C) оксид свинца восстанавливается до металлического свинца.

Процесс восстановления описывается следующими реакциями:

а) Восстановление углеродом (коксом):

$PbO + C \xrightarrow{t} Pb + CO \uparrow$

б) Восстановление оксидом углерода(II), который образуется при сгорании кокса:

$2C + O_2 \rightarrow 2CO$

$PbO + CO \xrightarrow{t} Pb + CO_2 \uparrow$

в) Также происходит реакция между оксидом и сульфидом свинца (если обжиг был неполным):

$2PbO + PbS \xrightarrow{t} 3Pb + SO_2 \uparrow$

В результате плавки на дне печи собирается расплавленный "черновой" свинец, а на его поверхности — слой шлака, который отделяют.

4. Рафинирование свинца

Черновой свинец содержит различные примеси (медь, сурьму, мышьяк, висмут, серебро, золото). Для получения чистого металла его подвергают рафинированию. Это сложный многостадийный процесс, включающий удаление примесей путем их избирательного окисления или перевода в другие соединения, которые затем удаляются. В результате получают свинец высокой чистоты (99,9% и выше).

Ответ:

Технологическая цепочка производства свинца из галенита: обогащение руды → окислительный обжиг → восстановительная плавка → рафинирование.

Основные уравнения реакций:

1. Обжиг галенита: $2PbS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2PbO + 2SO_2$

2. Восстановление оксида свинца в печи: $PbO + C \xrightarrow{t} Pb + CO$ или $PbO + CO \xrightarrow{t} Pb + CO_2$