Question

【題目】在古代，橘紅色的鉛丹（Pb3O4）用于入藥和煉丹，人們對其中重金屬鉛的毒性認識不足。已知：PbO2為棕黑色粉末。某化學興趣小組對鉛丹的一些性質進行實驗探究并測定其組成。

回答下列問題：

（1）性質實驗

實驗操作	現象	解釋或結論
①將適量鉛丹樣品放入小燒杯中，加入2mL6mol/L的HNO3溶液，攪拌	_____	Pb3O4＋4HNO3=PbO2＋ 2Pb（NO3）2＋2H2O
②將上述混合物過濾，所得濾渣分為兩份，一份加入2mL濃鹽酸，加熱	有刺激性的黃綠色氣體產生	反應的化學方程式： _______
③另一份濾渣加入硝酸酸化的Mn（NO3）2溶液，攪拌	得紫色溶液	結論：_______

（2）組成測定

①準確稱取0.530g干燥的鉛丹樣品，置于潔凈的小燒杯中，加入2mL6mol/L的HNO3溶液，攪拌使之充分反應，分離出固體和溶液。該分離操作名稱是_____________。

②將①中所得溶液全部轉入錐形瓶中，加入指示劑和緩沖溶液，用0.04000mol/L的EDTA溶液（顯酸性）滴定至終點，消耗EDTA溶液36.50mL。EDTA與Pb2+的反應可表示為Pb2+＋H2Y2-=PbY2-＋2H+，滴定時EDTA溶液應盛裝在_______________中。濾液中含Pb2+__________mol。

③將①中所得固體PbO2全部轉入另一錐形瓶中，往其中加入適量HAc與NaAc的混合液和8g固體 KI，搖動錐形瓶，使PbO2全部反應而溶解，發生反應PbO2＋4I－＋4HAc =PbI2＋I2＋4Ac－＋2H2O，此時溶液呈透明棕色。以0.05000mol/L的Na2S2O3標準溶液滴定，發生反應I2＋2S2O32-=S4O62-＋2I－，至溶液呈淡黃色時加入2%淀粉溶液1mL，繼續滴定至溶液_______，即為終點，用去Na2S2O3溶液30.80mL。

根據②、③實驗數據計算，鉛丹中Pb（Ⅱ）與Pb（Ⅳ）的原子數之比為____________。

Answer 1

【答案】固體由橘紅色變為棕黑色 PbO2＋4HCl（濃）PbCl2＋Cl2↑＋2H2O 在酸性溶液中，PbO2能夠將Mn2+氧化為MnO4- 過濾、洗滌、干燥 酸式滴定管 1.460×10-3 藍色褪去且半分鐘內不恢復 1.90

【解析】

(1)①由化學方程式及物質的物理性質總結反應現象，②黃綠色氣體為氯氣，HCl氧化為氯氣，則PbO2發生還原，③紫色是MnO4-離子的顏色，在酸性條件下PbO2能夠將Mn2+氧化為MnO4-，PbO2發生還原反應變為+2價離子；

(2)①溶液中有固體沉淀的分離步驟是：過濾、洗滌、干燥，②堿性溶液用堿式滴定管盛裝，酸性和氧化性溶液用酸式滴定管盛裝，根據反應的離子方程式找出關系式進行計算濾液中含Pb2+的物質的量；

(3)碘遇淀粉變藍色，根據反應的離子方程式找出關系式進行相關計算。

根據以上分析進行解答。

(1)①鉛丹樣品與HNO3溶液發生反應：Pb3O4＋4HNO3=PbO2＋2Pb(NO3)2＋2H2O，由題中所給Pb3O4 、PbO2物理性質可知反應現象為：固體由橘紅色變為棕黑色。

答案為：固體由橘紅色變為棕黑色。

② PbO2與濃鹽酸加熱生成的黃綠色氣體為氯氣，HCl氧化為氯氣，PbO2發生還原變成Pb2+，根據原子守恒寫出反應方程式為：PbO2＋4HCl（濃）PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。

答案為：PbO2＋4HCl（濃）PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。

③ PbO2與硝酸酸化的Mn(NO3)2溶液反應得到的是MnO4-紫色溶液，說明在酸性條件下PbO2能夠將Mn2+氧化為MnO4-，PbO2發生還原反應變為Pb2+離子，反應方程式為：5PbO2+ 2Mn2++4H+= 2MnO4-+ 5Pb2++2 H2O。

答案為：在酸性溶液中，PbO2能夠將Mn2+氧化為MnO4-。

(2)①溶液中有不溶物分離的操作步驟是：過濾、洗滌、干燥。

答案是：過濾、洗滌、干燥。

②滴定實驗中酸性和氧化性溶液用酸式滴定管盛裝，所以顯酸性的EDTA溶液應盛裝在酸式滴定管里，根據反應Pb2+＋H2Y2-=PbY2-＋2H+可得：n(Pb2+)=n(H2Y2-)=36.5010-3L0.0400mol/L=1.46010-3mol。

答案為：酸式滴定管；1.460×10-3 。

(3)該滴定實驗使用淀粉溶液作指示劑，而碘遇淀粉變藍色，當反應I2＋2S2O32-=S4O62-＋2I－結束時，碘恰好反應完藍色褪去，所以達到滴定終點的標志是：藍色褪去且半分鐘內不恢復；根據反應：PbO2＋4I－＋4HAc =PbI2＋I2＋4Ac－＋2H2O，I2＋2S2O32-=S4O62-＋2I－可得：n(PbO2)=n(I2)=n(S2O32-)=0.05000mol/L30.8010-3L=7.710-4mol，所以鉛丹中Pb（Ⅱ）與Pb（Ⅳ）的原子數之比為：1.460×10-3：7.710-4=1.90。

答案為：藍色褪去且半分鐘內不恢復；1.90。