Question

硫酸铅(PbSO₄)广泛应用于制造蓄电池、白色颜料等。利用锌冶炼过程中的铅浮渣生产PbSO₄的流程如下：

已知铅浮渣的主要成分是PbO、Pb，还含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的杂质。25℃时，K_sp(CaSO₄)=4.9x10^-5，K_sp(PbSO₄)=1.6xl0^－8。

（1）已知步骤I有NO气体产生，浸出液中含量最多的阳离子是Pb²⁺。分别写出PbO、Pb参加反应的化学方程式                  。

（2）步骤I需控制硝酸的用量并使Pb稍有剩佘，目的是               。

（3）母液可循环利用于步骤I，其溶质主要是      (填一种物质化学式），若母液中残留的SO₄^2－过多，循环利用时可能出现的问题是               。

（4）产品PbSO₄还需用Pb(NO₃)₂溶液多次洗涤，目的是除去           。

（5）铅蓄电池的电解液是硫酸，充电后两个电极上沉积的PbSO₄分别转化为PbO₂和Pb，充电时阴极的电极反应式为             。

Answer

（1）PbO＋2HNO3=Pb(NO3)2＋H2O   (2分)   

3Pb＋8HNO3=3Pb(NO3)2＋2NO↑＋4H2O   (3分)

（2）防止Ag被溶解进入溶液  (或使Ag留在浸出渣中)(2分)

（3）HNO3  (2分)   浸出时部分铅离子生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率  (2分)

（4）CaSO4杂质  (2分)

（5）)PbSO4＋2e－=Pb＋SO42－  (2分) 

【解析】

试题分析：（1）写方程式时注意，Pb的二价稳定，Pb与HNO3发生氧化还原反应生成NO。

（2）Pb过量可将溶解的Ag置换出来，防止Ag+进入溶液。

（3）母液循环利用，第一步需要加入HNO3，因此母液中溶质主要是HNO3。根据题意PbSO4难溶于水，若硫酸根过多，则会使部分Pb生成PbSO4随浸出渣排出，产率降低。

（4）产品中含有的主要杂质是CaSO4，根据沉淀转化原理，加入Pb(NO3)2溶液可使CaSO4转化为Ca（NO3）2，除去杂质。

（5）根据铅蓄电池原理，负极的Pb充电时接电源负极，成为电解池的阴极，因此阴极的反应式为PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－。

考点：考查工艺流程分析，方程式书写，电解池电极反应式书写。