Question

15．廢棄物的綜合利用既有利于節約資源，又有利于保護環境．工業上利用鉛浮渣（主要成分是PbO、Pb還古有少量的Ag、CaO）可制備硫酸鉛．制備流程圖如下：

下表是25℃時某些鹽的濃度積常數：

化學式	CaSO4	Ag2SO4	PbSO4
Ksp	4.9×10-5	1.2×10-5	1.6×10-8

（1）實驗室用75%的硝酸來配制15%的硝酸溶液，不需用到的玻璃儀器有CD（填標號）．
A．燒杯    B．量筒     C．容量瓶     D．錐形瓶     E．玻璃棒
（2）步驟I有NO產生，浸出液中含量最多的金屬陽離子為 Pb²⁺，寫出Pb參加反應的化學方程式
3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，為防止Ag被溶解進入溶液，步驟I操作時應注意控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余．
（3）母液可循環利用于步驟I，其溶質主要是HNO₃（填一種物質化學式），若母液中殘留的 SO₄^2-過多，循環利用時可能出現的問題是浸出時部分Pb²⁺生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產率．
（4）粗PbSO₄ 產品含有的雜質是硫酸鈣，需用Pb（NO₃）₂溶液多次洗滌，以得到純凈的PbSO₄．
（5）鉛蓄電池放電時正極的電極反應式為PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O．如果用鉛蓄電池做電源電解飽和食鹽水制取Cl₂，已知某鉛蓄電池中硫酸溶液的體積為0.80L，電解前硫酸涪液濃度為4.50mol•L^-1，當制得4.48LCl₂時（在標準狀況下），求理論上電解后電池中硫酸溶液的濃度為（假設電解前后硫酸溶液的體積不變）4 mol•L^-1．

Answer 1

分析 鉛浮渣的主要成分是PbO、Pb還有少量的Ag、CaO，加入硝酸可以發生反應生成的主要是硝酸鉛溶液，向該浸出液中加入硫酸，可以發生復分解反應生成硫酸鉛沉淀和硝酸，硝酸可以循環使用，用來溶解PbO、Pb，過濾得到的沉淀是硫酸鉛，
（1）用75%的硝酸來配制15%的硝酸溶液，用量筒量取一定量的濃硝酸和水，在燒杯中配制，用玻璃棒攪拌，據此答題；
（2）鉛與硝酸反應生成一氧化氮和硝酸鉛，當鉛過量時銀不能溶解，據此答題；
（3）硝酸鉛與硫酸反應生成硫酸鉛和硝酸，硝酸可用于循環利用，若母液中殘留的 SO₄^2-過多，在步驟I中就會有硫酸鉛沉淀出現，會隨浸出渣排出；
（4）根據流程可知，粗PbSO₄ 產品含有的雜質是硫酸鈣，可以用硝酸鉛溶液洗滌除去；
（5）鉛蓄電池放電時正極是氧化鉛得電子生成硫酸鉛，電解飽和食鹽水制取Cl₂，當制得4.48LCl₂時要轉移電子的物質的量為$\frac{4.48}{22.4}×2$mol=0.4mol，根據電子守恒可知，此時鉛蓄電池中也轉移0.4mol電子，根據鉛蓄電池的總反應可計算出消耗硫酸的物質的量，進而確定電解后電池中硫酸溶液的濃度．

解答 解：（1）用75%的硝酸來配制15%的硝酸溶液，用量筒量取一定量的濃硝酸和水，在燒杯中配制，用玻璃棒攪拌，所以用不到的儀器是容量瓶、錐形瓶，故選CD；
（2）鉛與硝酸反應生成一氧化氮和硝酸鉛，反應的方程式為3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，當鉛過量時銀不能溶解，所以為防止Ag被溶解進入溶液，步驟I操作時應注意控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余，
故答案為：3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余；
（3）硝酸鉛與硫酸反應生成硫酸鉛和硝酸，硝酸可用于循環利用，若母液中殘留的 SO₄^2-過多，在步驟I中就會有硫酸鉛沉淀出現，會隨浸出渣排出，
故答案為：HNO₃；浸出時部分Pb²⁺生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產率；
（4）根據流程可知，粗PbSO₄ 產品含有的雜質是CaSO₄，可以用Pb（NO₃）₂溶液洗滌除去，
故答案為：CaSO₄；Pb（NO₃）₂；
（5）鉛蓄電池放電時正極是氧化鉛得電子生成硫酸鉛，電極反應式為PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，電解飽和食鹽水制取Cl₂，當制得4.48LCl₂時要轉移電子的物質的量為$\frac{4.48}{22.4}×2$mol=0.4mol，根據電子守恒可知，此時鉛蓄電池中也轉移0.4mol電子，根據鉛蓄電池的總反應可知H₂SO₄～1e^-，所以消耗硫酸的物質的量為0.4mol，則電解后電池中硫酸溶液的濃度為$\frac{4.50mol•{L}^{-1}×0.80L-0.4mol}{0.80L}$=4mol/L，
故答案為：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；4．

點評 本題考查了生產硫酸鉛的工藝流程、硝酸的性質等，還涉及基本的實驗操作、原電池、化學計算等，考查學生分析問題和解決問題的能力，題目難度中等．