Question

硫酸鉛廣泛應用于制造蓄電池、白色顏料等．利用鋅冶煉過程中的鉛浮渣生產(chǎn)硫酸鉛的流程如下：

已知鉛浮渣的主要成分是PbO、Pb，還含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的雜質(zhì)．25℃時，K_sp（CaSO₄）=4.9×10^-5，K_sp（PbSO₄）=1.6×10^-8．
（1）已知步驟Ⅰ有NO產(chǎn)生，浸出液中含量最多的陽離子是Pb²⁺．分別寫出PbO、Pb參加反應的化學方程式

 

、

 

．
（2）步驟Ⅰ需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，目的是

 

．
（3）母液可循環(huán)利用于步驟Ⅰ，其溶質(zhì)主要是

 

（填一種物質(zhì)化學式），若母液中殘留的SO₄^2-過多，循環(huán)利用時可能出現(xiàn)的問題是

 

．
（4）產(chǎn)品PbSO₄還需用Pb（NO₃）₂溶液多次洗滌，目的是除去

 

．
（5）鉛蓄電池的電解液是硫酸，充電后兩個電極上沉積的PbSO₄分別轉化為PbO₂和Pb，充電時陰極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉化的本質(zhì)

專題：實驗設計題

分析：（1）氧化鉛屬于堿性氧化物和硝酸反應生成鹽和水，根據(jù)題給信息硝酸把鉛氧化成Pb²⁺，硝酸被還原成NO，據(jù)此寫出方程式；
（2）鉛浮渣中含銀，銀也和硝酸反應；
（3）Pb（NO₃）₂溶液加硫酸后生成硫酸鉛沉淀和硝酸，過濾得濾液含硝酸；若母液中殘留的SO₄^2-過多，浸出時部分鉛離子生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產(chǎn)率；
（4）硫酸鈣微溶，易沉淀在PbSO₄表面，所以需用Pb（NO₃）₂溶液多次洗滌，除去CaSO₄；
（5）充電過程中原電池的負極連接電源負極做電解池的陰極發(fā)生還原反應．

解答： 解：（1）氧化鉛屬于堿性氧化物和硝酸反應生成鹽和水，根據(jù)題給信息硝酸把鉛氧化成Pb²⁺，硝酸被還原成NO，故反應方程式為PbO+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O、3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
故答案為：PbO+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O；3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）若硝酸過量，則過量的硝酸會和銀反應生成硝酸銀，產(chǎn)品中會有雜質(zhì)，所以步驟I需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，其目的是防止Ag被溶解進入溶液，
故答案為：防止Ag被溶解進入溶液（或使Ag留在浸出渣中）；
（3）Pb（NO₃）₂溶液加硫酸后生成硫酸鉛沉淀和硝酸，所以母液可循環(huán)利用于步驟I，其溶質(zhì)主要是HNO₃，
若母液中殘留的SO₄^2-過多，浸出時部分鉛離子生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產(chǎn)率；
故答案為：HNO₃；浸出時部分鉛離子生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產(chǎn)率；
（4）硫酸鈣微溶，易沉淀在PbSO₄表面，所以需用Pb（NO₃）₂溶液多次洗滌，除去CaSO₄，故答案為：CaSO₄雜質(zhì)；
（5）充電過程中原電池的負極連接電源負極做電解池的陰極發(fā)生還原反應，電極反應為：PbSO₄+2e^-=Pb+2H₂O，故答案為：PbSO₄+2e^-=Pb+SO₄^2-．

點評：本題考查了生產(chǎn)硫酸鉛的工藝流程、硝酸的性質(zhì)等，還涉及基本的實驗操作，考查學生分析問題和解決問題的能力，題目難度中等．