Question

【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____________。

Answer 1

【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。