题目内容
【题目】在古代,橘红色的铅丹(Pb3O4)用于入药和炼丹,人们对其中重金属铅的毒性认识不足。已知:PbO2为棕黑色粉末。某化学兴趣小组对铅丹的一些性质进行实验探究并测定其组成。
回答下列问题:
(1)性质实验
实验操作 | 现象 | 解释或结论 |
①将适量铅丹样品放入小烧杯中,加入2mL6mol/L的HNO3溶液,搅拌 | _____ | Pb3O4+4HNO3=PbO2+ 2Pb(NO3)2+2H2O |
②将上述混合物过滤,所得滤渣分为两份,一份加入2mL浓盐酸,加热 | 有刺激性的黄绿色气体产生 | 反应的化学方程式: _______ |
③另一份滤渣加入硝酸酸化的Mn(NO3)2溶液,搅拌 | 得紫色溶液 | 结论:_______ |
(2)组成测定
①准确称取0.530g干燥的铅丹样品,置于洁净的小烧杯中,加入2mL6mol/L的HNO3溶液,搅拌使之充分反应,分离出固体和溶液。该分离操作名称是_____________。
②将①中所得溶液全部转入锥形瓶中,加入指示剂和缓冲溶液,用0.04000mol/L的EDTA溶液(显酸性)滴定至终点,消耗EDTA溶液36.50mL。EDTA与Pb2+的反应可表示为Pb2++H2Y2-=PbY2-+2H+,滴定时EDTA溶液应盛装在_______________中。滤液中含Pb2+__________mol。
③将①中所得固体PbO2全部转入另一锥形瓶中,往其中加入适量HAc与NaAc的混合液和8g固体 KI,摇动锥形瓶,使PbO2全部反应而溶解,发生反应PbO2+4I-+4HAc =PbI2+I2+4Ac-+2H2O,此时溶液呈透明棕色。以0.05000mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定,发生反应I2+2S2O32-=S4O62-+2I-,至溶液呈淡黄色时加入2%淀粉溶液1mL,继续滴定至溶液_______,即为终点,用去Na2S2O3溶液30.80mL。
根据②、③实验数据计算,铅丹中Pb(Ⅱ)与Pb(Ⅳ)的原子数之比为____________。
【答案】固体由橘红色变为棕黑色 PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O 在酸性溶液中,PbO2能够将Mn2+氧化为MnO4- 过滤、洗涤、干燥 酸式滴定管 1.460×10-3 蓝色褪去且半分钟内不恢复 1.90
【解析】
(1)①由化学方程式及物质的物理性质总结反应现象,②黄绿色气体为氯气,HCl氧化为氯气,则PbO2发生还原,③紫色是MnO4-离子的颜色,在酸性条件下PbO2能够将Mn2+氧化为MnO4-,PbO2发生还原反应变为+2价离子;
(2)①溶液中有固体沉淀的分离步骤是:过滤、洗涤、干燥,②碱性溶液用碱式滴定管盛装,酸性和氧化性溶液用酸式滴定管盛装,根据反应的离子方程式找出关系式进行计算滤液中含Pb2+的物质的量;
(3)碘遇淀粉变蓝色,根据反应的离子方程式找出关系式进行相关计算。
根据以上分析进行解答。
(1)①铅丹样品与HNO3溶液发生反应:Pb3O4+4HNO3=PbO2+2Pb(NO3)2+2H2O,由题中所给Pb3O4 、PbO2物理性质可知反应现象为:固体由橘红色变为棕黑色。
答案为:固体由橘红色变为棕黑色。
② PbO2与浓盐酸加热生成的黄绿色气体为氯气,HCl氧化为氯气,PbO2发生还原变成Pb2+,根据原子守恒写出反应方程式为:PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O。
答案为:PbO2+4HCl(浓)PbCl2+Cl2↑+2H2O。
③ PbO2与硝酸酸化的Mn(NO3)2溶液反应得到的是MnO4-紫色溶液,说明在酸性条件下PbO2能够将Mn2+氧化为MnO4-,PbO2发生还原反应变为Pb2+离子,反应方程式为:5PbO2+ 2Mn2++4H+= 2MnO4-+ 5Pb2++2 H2O。
答案为:在酸性溶液中,PbO2能够将Mn2+氧化为MnO4-。
(2)①溶液中有不溶物分离的操作步骤是:过滤、洗涤、干燥。
答案是:过滤、洗涤、干燥。
②滴定实验中酸性和氧化性溶液用酸式滴定管盛装,所以显酸性的EDTA溶液应盛装在酸式滴定管里,根据反应Pb2++H2Y2-=PbY2-+2H+可得:n(Pb2+)=n(H2Y2-)=36.5010-3L0.0400mol/L=1.46010-3mol。
答案为:酸式滴定管;1.460×10-3 。
(3)该滴定实验使用淀粉溶液作指示剂,而碘遇淀粉变蓝色,当反应I2+2S2O32-=S4O62-+2I-结束时,碘恰好反应完蓝色褪去,所以达到滴定终点的标志是:蓝色褪去且半分钟内不恢复;根据反应: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,所以铅丹中Pb(Ⅱ)与Pb(Ⅳ)的原子数之比为:1.460×10-3:7.710-4=1.90。
答案为:蓝色褪去且半分钟内不恢复;1.90。