Question

（18分）下列八个步骤是用来分析一种含铅锡的合金中铅和锡的个别含量

（1）称量0.4062g的合金，放在烧杯中，用11mol?L^－1的HCl和16mol?L^－1的HNO₃溶液溶解样品。在此过程中铅和锡分别被氧化成Pb(II)、Sn(VI)。

（2）再加热5分钟，以赶走氮和氯的氧化物后，使溶液冷却；此时会有一些锡化合物和一种铅化合物沉淀出。

（3）加入25.00mL 0.2000mol?L^－1的Na₂H₂EDTA（可用H₂Y^2－表示）溶液后，沉淀会溶解成一透明无色的溶液。

（4）上述溶液全部移入250.0mL的量瓶中，并用蒸馏水稀释到量瓶的刻度上。

（5）拿出25.00mL，加入30%的Hexamine（如下图）溶液15mL、H₂O及两滴的类苯酚橙（以XO代表）（如下图）当指示剂，此溶液的pH值为6。

（6）再用标准0.009970mol?L^－1的硝酸铅Pb(NO₃)₂ 溶液滴定从第(5)步骤中的黄色透明的溶液，直至颜色刚好由黄色变到红色，此实验值为24.05mL。

（7）取2.0g的固体NaF加入滴定瓶中，此时溶液会变回黄色。

（8）再用0.009970mol?L^－1的硝酸铅滴定到颜色变红，此实验值为15.00mL。

Hexamine和类苯酚橙（XO）的结构式如下：

   

Hexamine                   类苯酚橙（XO）

Hexamine的pK_b ＝9.5。类苯酚橙（XO）在pH小于4时是红色，pH大于5时是黄色

回答下列问题

10-1  在步骤(2)中铅的沉淀物是什么？写出其化学式。

10-2  写出步骤(3)中沉淀消失的离子反应方程式（必须平衡）？记得此溶液的pH值为6。

10-3  步骤(5)中为何加入Hexamine？

10-4  加入类苯酚橙（XO）的目的为何？

10-5  写出步骤(6)中，（i）在滴定过程中，以及（ii）滴定终点造成颜色变化时的平衡离子反应方程式。

10-6  步骤（7）中，加入NaF的目的为何？

10-7  写出步骤(7)中的平衡离子方程式。

10-8  用平衡的离子方程式来说明为什么步骤(7)中的颜色会由红变为黄？用XO代表类苯酚橙。

10-9  计算此合金中Pb的重量百分比，再另外计算此合金中Sn的重量百分比。

Answer 1

10-1  PbCl₂或任何含（OH）的物种等等…（1分）

10-2  PbCl₂(s)＋H₂Y^2－→PbY^2－＋2H^＋＋2Cl^－（2分）

10-3  作为pH缓冲剂（1分）

10-4  金属络合指示剂（1分）

10-5  由步骤（5），标准Pb溶液是用来络合过量EDTA，部份EDTA已成为稳定SnY和PbY^2－配合物；在pH＝6，EDTA主要以H₂Y^2－存在，因此：Pb^2＋＋H₂Y^2－→PbY^2－＋2H^＋或类此反应式到达终点，一小量多出的Pb^2＋就会和XO指示剂形成一红色配合物：Pb^2＋＋XO(黄)→PbXO^2＋(红) 或类此反应式。滴定可以用以计算过量的EDTA，因此Sn＋Pb之总含量可以决定。（4分）

10-6  和Sn络合（1分）

10-7  SnY＋nF^－＋2H^＋→SnF_n^(n－4)＋H₂Y^2－（1分）

10-8  所释出EDTA毁掉小量红色PbXO络合物，产生游离（黄色）XO（忽略XO上的电荷）H₂Y^2－＋PbXO^2＋→PbY^2－＋XO(黄色)＋2H^＋或类似方程式（2分）

10-9  Sn：100×(0.176/0.4062)＝43.72%

Pb：100×(0.2292/0.4062)＝56.42 %（5分）