Question

13．利用鋅冶煉過程中的鉛浮渣（主要成分為PbO、Pb及少量Ag、Zn、CaO）生產PbSO₄，該生產工藝流程如下

（1）步驟（i）中反應的氧化產物為Pb²⁺、Zn²⁺（填離子符號）．
（2）步驟（i）中加稀硝酸不宜過量的原因是防止Ag溶解
（3）濾液Ⅱ可循環利用，其中可利用的溶質為HNO₃（填化學式）．
（4）步驟（ii）中加稀硫酸不宜過多的原因是濾液Ⅱ中SO₄^2-進入HNO₃與Pb²⁺產生PbSO₄沉淀進入濾渣造成差率下降（填離子方程式）．
（5）步驟（iii）中Pb（NO₃）₂的作用是CaSO₄（s）+Pb²⁺（aq）=PbSO₄（s）+Ca²⁺（aq）（填離子方程式）．
（已知：25℃時，K_sp（CuSO₄）=4.9×10^-5、K_sp（PbSO₄）=1.1×10^-8）

Answer 1

分析 鉛浮渣含有Pb、Zn等，加熱稀硝酸，可發生反應生成Zn（NO₃）₂、Pb（NO₃）₂，因銀的還原性較弱，首先氧化Pb、Zn等，為防止銀被氧化而溶解，加入硝酸不能過多，過濾后，濾液1中含有Zn（NO₃）₂、Pb（NO₃）₂、Ca（NO₃）₂等，加入稀硫酸，過量后得到加入PbSO₄、CaSO₄，進一步在濾渣中加入硝酸鉛，可使部分硫酸鈣轉化為PbSO₄，以此解答該題．

解答 解：鉛浮渣含有Pb、Zn等，加熱稀硝酸，可發生反應生成Zn（NO₃）₂、Pb（NO₃）₂，因銀的還原性較弱，首先氧化Pb、Zn等，為防止銀被氧化而溶解，加入硝酸不能過多，過濾后，濾液1中含有Zn（NO₃）₂、Pb（NO₃）₂、Ca（NO₃）₂等，加入稀硫酸，過量后得到加入PbSO₄、CaSO₄，進一步在濾渣中加入硝酸鉛，可使部分硫酸鈣轉化為PbSO₄，
（1）由以上分析可知步驟（i）中反應的氧化產物為Pb²⁺、Zn²⁺，故答案為：Pb²⁺、Zn²⁺；
（2）因銀的還原性較弱，首先氧化Pb、Zn等，為防止銀被氧化而溶解，加入硝酸不能過多，故答案為：防止Ag溶解；
（3）步驟（ii）中加稀硫酸，與Zn（NO₃）₂、Pb（NO₃）₂反應生成PbSO₄、CaSO₄，濾液Ⅱ存在硝酸，可循環使用，故答案為：HNO₃；
（4）步驟（ii）中加稀硫酸不宜過多，否則濾液Ⅱ中SO₄^2-進入HNO₃與Pb²⁺產生PbSO₄沉淀進入濾渣造成差率下降，
故答案為：濾液Ⅱ中SO₄^2-進入HNO₃與Pb²⁺產生PbSO₄沉淀進入濾渣造成差率下降；
（5）25℃時，K_sp（CuSO₄）=4.9×10^-5、K_sp（PbSO₄）=1.1×10^-8，步驟（iii）中加入Pb（NO₃）₂，可使CaSO₄轉化為PbSO₄，反應的離子方程式為CaSO₄（s）+Pb²⁺（aq）=PbSO₄（s）+Ca²⁺（aq），故答案為：CaSO₄（s）+Pb²⁺（aq）=PbSO₄（s）+Ca²⁺（aq）．

點評 本題考查物質分離和提純，為高頻考點，側重考查學生分析及知識綜合應用能力，涉及基本操作、離子反應等知識點，明確流程圖中發生的反應或操作方法是解本題關鍵，注意基礎知識的積累和靈活運用，題目難度中等．