题目内容
【题目】四氧化三铅(Pb3O4,也可写作2PbO·PbO2)俗名“铅丹”或“红丹”,可用作防锈剂。工业上以废旧铅酸电池的铅膏(主要成分是PbSO4和PbO2)为原料制备Pb3O4的流程如下:
(1)“还原”时的化学方程式为________。
(2)已知:Ksp[PbCO3]=1.5×10-13。若使溶液中Pb2+的浓度小于1×10-5 molL-1,此时溶液中的c(CO32-) > ________molL-1。
(3)为测定某样品四氧化三铅含量,称取样品0.1200g,加入足量的6 molL-1HNO3充分溶解,过滤,得到含Pb2+的滤液和PbO2固体。将固体PbO2连同滤纸一并置于另一只锥形瓶中,加入足量的醋酸和醋酸钠混合溶液,再加入过量KI,使PbO2充分氧化I-,以淀粉溶液作指示剂,用0.01000molL-1 Na2S2O3溶液滴定,终点时用去30.00 mL。已知:I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI。
①所加KI必须过量,原因是________。
②计算试样中Pb3O4的质量分数_____。(写出计算过程)
【答案】 略 略 略 略
【解析】本题以废旧铅酸电池的铅膏为原料制备Pb3O4的流程为载体,考查指定情境下化学方程式的书写、溶度积的计算、物质含量的测定和计算。
(1)根据铅膏的成分和流程,“还原”时NaHSO3将PbO2还原为PbSO4,NaHSO3被氧化成NaHSO4。
(2)根据溶度积的表达式计算。
(3)①KI过量可确保PbO2完全反应,过量的KI可固定I2。②根据关系式Pb3O4~PbO2~I2~2Na2S2O3计算。
(1)铅膏的主要成分是PbSO4和PbO2,根据流程,铅膏中加入NaHSO3、H2SO4后生成PbSO4,PbO2被还原成PbSO4,NaHSO3被氧化成NaHSO4,根据得失电子守恒和原子守恒,“还原”时的化学方程式为PbO2+NaHSO3+H2SO4=PbSO4+NaHSO4+H2O。
(2)Ksp(PbCO3)=c(Pb2+)·c(CO32-)=1.510-13,若c(Pb2+)110-5mol/L,则溶液中c(CO32-)1.510-13(110-5)=1.510-8(mol/L)。
(3)实验中依次发生的反应为:Pb3O4+4HNO3=2Pb(NO3)2+PbO2+2H2O、PbO2+2KI+4CH3COOH=(CH3COO)2Pb+2CH3COOK+I2+2H2O、I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI,通过消耗的Na2S2O3计算Pb3O4的质量分数。
①KI必须过量的原因是:确保PbO2充分反应;过量KI会与I2发生反应:I-+I2I3-,过量KI可固定I2。
②根据反应原理得出关系式:Pb3O4~PbO2~I2~2Na2S2O3,n(Pb3O4)=n(Na2S2O3)=0.01000mol/L0.03L=0.00015mol,m(Pb3O4)=0.00015mol685g/mol=0.10275g,试样中Pb3O4的质量分数为100%=85.6%。