鉛的存在與冶煉及性質(zhì)用途
實驗室k / 2019-04-30
(1)自然存在及冶煉原理
鉛主要以硫化物礦,如方鉛礦(PbS)存在于自然界。
冶煉原理:通過礦石焙燒,將硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?,再用碳或金屬還原、焙燒時加助嫆劑CaCO3以去礦石中的Si。
2PbS+3O2=(焙燒)2PbO+2SO2↑
PbS+2O2=(焙燒)PbSO4
PbO+C=Pb+CO
PbO+CO=Pb+CO2
PbS+2PbO=3Pb+SO2
PbS+PbSO4=2Pb+2SO2
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
(2)金屬的物理、化學性質(zhì)和與這些性質(zhì)相關(guān)的用途
Pb為暗灰色、比重大而質(zhì)軟的金屬,熔點低。常用于制合金及鉛字。Pb具有中等的化學活性。它在空氣中,表面極易生成一層氧化鉛或堿式碳酸鉛膜,使Pb失去金屬光澤且不致進一步被氧化。鉛不與水作用,當與硬水接觸時,表面生成硫酸鉛或堿式碳酸鉛(因水中含有SO42-、HCO3-和CO32-等),可阻止水繼續(xù)與鉛反應(yīng),所以鉛可以制水管(非飲用水)、電纜。鉛與稀鹽酸或稀硫酸作用放出H2,但是這些反應(yīng)都因表面附一層難溶于水的鉛鹽PbCl2或PbSO4而中止。鉛只能溶于濃度在85%以上的濃硫酸(生成Pb(HSO4)2)及稀HNO3(生成Pb(NO3)2),在空氣中O2的作用下也溶于醋酸?;どa(chǎn)及化學實驗室常用它制耐酸反應(yīng)器的襯里及貯存、輸送、排放酸液的管道設(shè)備。
(3)常見常用的化合物
Pb有一系列的重要氧化物如PbO、PbO2及Pb3O4等。鹽類中以Pb(NO3)2、Pb(CH3COO)2、PbCl2、PbSO4、Pb2(OH)2CO3、PbCrO4及PbCO3等為常見。
Pb的常見氧化態(tài)為+2及+4,+4價的化合物不穩(wěn)定。它們?nèi)菀邹D(zhuǎn)變?yōu)椋?價的化合物,如PbO2是個強氧化劑。Pb及PbO與H2SO4作用,生成PbSO4,而PbSO4在一定條件下可歧化為Pb及PbO2。PbO2的晶體有缺陷,能導電。這些性質(zhì)使Pb及PbO用于制鉛蓄電池。紅色鉛丹Pb3O4,它常被看作2PbO·PbO2,實際上為鉛酸鹽Pb2〔PbO4〕,它也有氧化性。用作涂料,許多鉛鹽難溶于水,如PbSO4、PbCO3用在油漆或釉藥中作白色顏料, PbCrO4為黃色顏料。
PbCl2能溶于熱水??扇苄缘你U鹽常用Pb(NO3)2及Pb(CH3COO)2。鉛還有一些有機化合物,其中四乙鉛Pb(C2H5)4是高級汽油中用得較多的抗震劑。
(4)毒性
鉛的化合物都有毒。其毒性在于Pb2+與人體內(nèi)的蛋白質(zhì)分子中的半胱氨酸的巰基(-SH)反應(yīng),生成難溶物。中毒者牙床變灰,肚子痛甚至出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)紊亂現(xiàn)象或消化系統(tǒng)被損壞。急性中毒可用極稀的H2SO4或乙二胺四乙酸(EDTA)解毒。