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

（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＋SO₄^2－  (2分) 

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＋SO₄^2－。