Question

15．廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源，又有利于保護(hù)環(huán)境．工業(yè)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(shí)某些鹽的濃度積常數(shù)：

化學(xué)式	CaSO4	Ag2SO4	PbSO4
Ksp	4.9×10-5	1.2×10-5	1.6×10-8

（1）實(shí)驗(yàn)室用75%的硝酸來(lái)配制15%的硝酸溶液，不需用到的玻璃儀器有CD（填標(biāo)號(hào)）．
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(chǎn)生，浸出液中含量最多的金屬陽(yáng)離子為 Pb²⁺，寫(xiě)出Pb參加反應(yīng)的化學(xué)方程式
3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，為防止Ag被溶解進(jìn)入溶液，步驟I操作時(shí)應(yīng)注意控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余．
（3）母液可循環(huán)利用于步驟I，其溶質(zhì)主要是HNO₃（填一種物質(zhì)化學(xué)式），若母液中殘留的 SO₄^2-過(guò)多，循環(huán)利用時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題是浸出時(shí)部分Pb²⁺生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產(chǎn)率．
（4）粗PbSO₄ 產(chǎn)品含有的雜質(zhì)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(shí)正極的電極反應(yīng)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(dāng)制得4.48LCl₂時(shí)（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下），求理論上電解后電池中硫酸溶液的濃度為（假設(shè)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(fā)生反應(yīng)生成的主要是硝酸鉛溶液，向該浸出液中加入硫酸，可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硫酸鉛沉淀和硝酸，硝酸可以循環(huán)使用，用來(lái)溶解PbO、Pb，過(guò)濾得到的沉淀是硫酸鉛，
（1）用75%的硝酸來(lái)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(jù)此答題；
（2）鉛與硝酸反應(yīng)生成一氧化氮和硝酸鉛，當(dāng)鉛過(guò)量時(shí)銀不能溶解，據(jù)此答題；
（3）硝酸鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛和硝酸，硝酸可用于循環(huán)利用，若母液中殘留的 SO₄^2-過(guò)多，在步驟I中就會(huì)有硫酸鉛沉淀出現(xiàn)，會(huì)隨浸出渣排出；
（4）根據(jù)流程可知，粗PbSO₄ 產(chǎn)品含有的雜質(zhì)是硫酸鈣，可以用硝酸鉛溶液洗滌除去；
（5）鉛蓄電池放電時(shí)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(dāng)制得4.48LCl₂時(shí)要轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為$\frac{4.48}{22.4}×2$mol=0.4mol，根據(jù)電子守恒可知，此時(shí)鉛蓄電池中也轉(zhuǎn)移0.4mol電子，根據(jù)鉛蓄電池的總反應(yīng)可計(jì)算出消耗硫酸的物質(zhì)的量，進(jìn)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(lái)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(yīng)生成一氧化氮和硝酸鉛，反應(yīng)的方程式為3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，當(dāng)鉛過(guò)量時(shí)銀不能溶解，所以為防止Ag被溶解進(jìn)入溶液，步驟I操作時(shí)應(yīng)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(yīng)生成硫酸鉛和硝酸，硝酸可用于循環(huán)利用，若母液中殘留的 SO₄^2-過(guò)多，在步驟I中就會(huì)有硫酸鉛沉淀出現(xiàn)，會(huì)隨浸出渣排出，
故答案為：HNO₃；浸出時(shí)部分Pb²⁺生成PbSO₄隨浸出渣排出，降低PbSO₄的產(chǎn)率；
（4）根據(jù)流程可知，粗PbSO₄ 產(chǎn)品含有的雜質(zhì)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(shí)正極是氧化鉛得電子生成硫酸鉛，電極反應(yīng)式為PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，電解飽和食鹽水制取Cl₂，當(dāng)制得4.48LCl₂時(shí)要轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為$\frac{4.48}{22.4}×2$mol=0.4mol，根據(jù)電子守恒可知，此時(shí)鉛蓄電池中也轉(zhuǎn)移0.4mol電子，根據(jù)鉛蓄電池的總反應(yīng)可知H₂SO₄～1e^-，所以消耗硫酸的物質(zhì)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(diǎn)評(píng) 本題考查了生產(chǎn)硫酸鉛的工藝流程、硝酸的性質(zhì)等，還涉及基本的實(shí)驗(yàn)操作、原電池、化學(xué)計(jì)算等，考查學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．