Question

20．鉛的單質(zhì)、氧化物、鉛鹽在現(xiàn)代工業(yè)中有著重要的用途
（1）工業(yè)利用鋅冶煉過程中的鉛浮渣生產(chǎn)硫酸鉛的流程如下[已知鉛浮渣的主要成分是PbO、Pb，還含有少量Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的雜質(zhì)．25℃時(shí)，Ksp（CaSO₄）=5×10^-5，Ksp（PbSO₄）=1.6×10^-8．]：

①生產(chǎn)過程中，必須使浸出渣中仍含少量的鉛單質(zhì)，其目的是防止銀溶解在硝酸中，廢液中存在可循環(huán)利用于的物質(zhì)，該物質(zhì)是HNO₃．
②寫出酸浸過程中單質(zhì)鉛反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，若沉淀物含有極少量CaSO₄，則洗滌劑最好使用c
a．水      b．10%硫酸、水     c．Pb（NO₃）₂溶液、水
③當(dāng)溶液中某種金屬離子濃度小于10^-5mol•L^-1時(shí)，可認(rèn)為該離子己全部沉淀，若廢液中c（Ca²⁺）=0.05mol•L^-1，試判斷鉛離子是否沉淀完全（寫出簡(jiǎn)要的計(jì)算過程）．沉淀不完全．
（2）已知鉛能形成多種氧化物，如堿性氧化物PbO、酸性氧化物PbO₂，此外，Pb₃O₄中鉛元素價(jià)態(tài)類似于Fe₃O₄中鐵的價(jià)態(tài)．Pb₃O₄能與硝酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成一種鹽和一種鉛的氧化物，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式Pb₃O₄+4HNO₃=PbO₂+2Pb（NO₃）₂+2H₂O．
（3）Pb、PbO₂、PbSO₄均是構(gòu)成鉛蓄電池的物質(zhì)，鉛蓄電池反應(yīng)式為：
Pb（s）+PbO₂（s）+2H₂SO₄（aq）$?_{充電}^{放電}$2PbSO₄（s）+2H₂O（l）
①充電時(shí)，陽極發(fā)生的反應(yīng)可表示為PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺：
②放電生成的固體會(huì)附聚在電極表面，若工作中正極質(zhì)量增重96g時(shí)，理論上電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3NA．

Answer 1

分析 （1）①由于鉛浮渣中含有Ag單質(zhì)，故不能讓Ag溶于稀硝酸，Pb的活潑性強(qiáng)與Ag，故Pb剩余可以阻止Ag溶解于稀硝酸，由于此反應(yīng)中生成NO，故可以循環(huán)產(chǎn)生硝酸；
②稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO，Pb被氧化生成硝酸鉛；硫酸鉛難溶于水，據(jù)此解答選取的洗滌試劑；
③依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算即可；
（2）Pb₃O₄可以寫為：PbO•PbO₂，據(jù)此書寫方程式即可；
（3）鉛蓄電池放電時(shí)，負(fù)極上Pb失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極二氧化鉛得電子發(fā)生還原反應(yīng)，充電時(shí)陰極、陽極電極反應(yīng)式與負(fù)極、正極反應(yīng)式正好相反；正極由PbO₂變?yōu)镻bSO₄，質(zhì)量增加的量相當(dāng)于二氧化硫，根據(jù)正極增加質(zhì)量與轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)．

解答 解：（1）①因單質(zhì)銀也能與硝酸反應(yīng)，但它沒有鉛活潑，當(dāng)鉛有少量剩余時(shí)，銀就不會(huì)溶解硝酸中，故浸出渣中需含有少量的鉛單質(zhì)，廢液中的主要成分是HNO₃，它可以循環(huán)利用，故答案為：防止銀溶解在硝酸中；HNO₃；
②稀硝酸還原產(chǎn)物為NO，Pb與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鉛和NO和水，化學(xué)反應(yīng)方程式為：3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，可先用Pb（NO₃）₂溶液洗滌，最后用水洗滌，這樣做既可將CaSO₄轉(zhuǎn)化為PbSO₄達(dá)到除去雜化的目的，又可提高鉛元素的利用率，故答案為：3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；c；
③Ksp（CaSO₄）=5×10^-5=c（Ca²⁺）×c（SO₄^2-）=0.05mol•L^-1×c（SO₄^2-），故c（SO₄^2-）=$\frac{5×1{0}^{-5}}{0.05}$=10^-3，此時(shí)c（Pb²⁺）=$\frac{1.6×1{0}^{-8}}{1{0}^{-3}}$=1.6×10^-5mol/L，由于鈣沒有形成CaSO₄沉淀，故溶液中c（SO₄^2-）≤1×10^-3mol•L^-1，c（Pb²⁺）≥1.6×10^-5mol/L＞1×10^-5mol/L，故沉淀不完全，故答案為：沉淀不完全．
（2）由題目信息知Pb₃O₄中鉛的化合價(jià)為+2、+4兩種價(jià)態(tài)．相當(dāng)于2PbO•PbO₂，由于PbO₂是酸性氧化物，故它不能與硝酸反應(yīng)，PbO是堿性氧化物，它與硝酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成Pb（NO₃）₂，由此可寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式：Pb₃O₄+4HNO₃=PbO₂+2Pb（NO₃）₂+2H₂O，故答案為：Pb₃O₄+4HNO₃=PbO₂+2Pb（NO₃）₂+2H₂O；
（3）①鉛蓄電池工作時(shí)，負(fù)極電解反應(yīng)：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄ ，正極電極反應(yīng)：PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；充電時(shí)陽極反應(yīng)式與正極反應(yīng)正好相反，則陽極反應(yīng)式為PbSO₄+2H₂O-2e^-═PbO₂+4H⁺+SO₄^2-；，故答案為：PbSO₄+2H₂O-2e^-═PbO₂+4H⁺+SO₄^2-；
②正極由PbO₂變?yōu)镻bSO₄，質(zhì)量增加的量相當(dāng)于二氧化硫，根據(jù)PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O知，轉(zhuǎn)移電子數(shù)=$\frac{96g}{64g/mol}$×2×N_A/mol=3N_A，故答案為：3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鉛蓄電池的原理等，涉及放電過程和充電過程，關(guān)鍵抓住放電時(shí)，是原電池的工作原理，充電時(shí)是電解池的工作原理，題目難度中等．