硫酸铅(PbSO 4 )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PbSO 4 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 (CaSO 4 )=4.9x10 -5 ,K sp (PbSO 4 )=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Pb 2+ 。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SO 4 2- 过多,循环利用时可能出现的问题是 。(4)产品PbSO 4 还需用Pb(NO 3 ) 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PbSO 4 分别转化为PbO 2 和Pb,充电时阴极的电极反应式为 。
(1)PbO+2HNO 3 =Pb(NO 3 ) 2 +H 2 O (2分) 3Pb+8HNO 3 =3Pb(NO 3 ) 2 +2NO↑+4H 2 O (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)HNO 3 (2分) 浸出时部分铅离子生成PbSO 4 随浸出渣排出,降低PbSO 4 的产率 (2分) (4)CaSO 4 杂质 (2分) (5))PbSO 4 +2e - =Pb+SO 4 2 - (2分) |
试题分析:(1)写方程式时注意,Pb的二价稳定,Pb与HNO 3 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HNO 3 ,因此母液中溶质主要是HNO 3 。根据题意PbSO 4 难溶于水,若硫酸根过多,则会使部分Pb生成PbSO 4 随浸出渣排出,产率降低。 (4)产品中含有的主要杂质是CaSO 4 ,根据沉淀转化原理,加入Pb(NO 3 ) 2 溶液可使CaSO 4 转化为Ca(NO 3 ) 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PbSO 4 +2e - =Pb+SO 4 2 - 。 |