题目内容

17．PbI2是生产新型敏化太阳能电池的敏化剂--甲胺铅碘的原料．合成PbI2的实验流程如图1：

（1）将铅块制成铅花的目的是增大与酸的接触面，加快溶解反应速率．
（2）31.05g铅花用5.00mol•L-1的硝酸溶解，至少需消耗5.00mol•L-1硝酸80.0mL．
（3）取一定质量（CH3COO）2Pb•nH2O样品在N2气氛中加热，测得样品固体残留率（$\frac{固体样品的剩余质量}{固体样品的起始质量}$×100%）随温度的变化如图2所示（已知：样品在75℃时已完全失去结晶水）．求 （CH3COO）2Pb•nH2O中结晶水数目n=1：3（填数字）．
（4）称取一定质量的PbI2固体，用蒸馏水配制成室温时的饱和溶液，准确移取25.00mLPbI2饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH中，发生：2RH（s）+Pb2+（aq）═R2Pb（s）+2H+（aq），用锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液合并到锥形瓶中．加入2～3滴酚酞溶液，用0.002500mol•L-1NaOH溶液滴定，到滴定终点时用去氢氧化钠标准溶液20.00mL．计算室温时PbI2 的Ksp （请给出计算过程）．

分析 用废铅块为原料合成PbI2的流程：为了增大与酸反应的接触面积，加快溶解反应速率，将铅块制成铅花，途径一：3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O，Pb（NO3）2+KI=PbI2↓+KNO3，途径二：Pb（NO3）2+2CH3COOH+nH2O=（CH3COO）2Pb•nH2O+2HNO3，（CH3COO）2Pb•nH2O+2KI=PbI2↓+2CH3COOK+nH2O，
（1）铅块制成铅花为了增大表面积，根据影响反应速率的因素去分析；
（2）铅溶解于稀硝酸的反应方程式为3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO+4H2O，根据溶解的铅的物质的量可计算消耗的硝酸溶液的体积；
（3）可假设起始固体质量为100g，则加热到75℃时完全失去结晶水的质量就是固体减轻的质量，求算出水的物质的量及醋酸铅的物质的量，根据两者的物质的量之比可确定n的值；
（4）根据酸碱中和的原理可计算出溶液中的H+的浓度，并结合关系式确定溶液里Pb2+的浓度，再计算Ksp

解答 解：（1）将铅块制成铅花，是为了增大与酸反应的接触面积，加快溶解反应速率，故答案为：增大与酸的接触面，加快溶解反应速率；
（2）31.05g铅的物质的量为$\frac{31.05g}{207g/mol}$=0.15mol，根据反应方程式可知消耗的HNO3的物质的量为0.15mol×$\frac{8}{3}$=0.4mol，则硝酸溶液的体积为0.4mol÷5.00mol•L-1=0.08L=80.0mL，故答案为：80.0；
（3）假设样品的起始质量为100克，根据固体残留率的公式可知，75℃时剩余固体为87.75克，生成的水质量为100g-87.75g=12.25g，则醋酸铅与水的物质的量之比为$\frac{85.75g}{325g/mol}$：$\frac{12.25g}{18g/mol}$=1：3，则n=3，故答案为：3；
（4）n（H+）=n（NaOH）=0.002500 mol•L-1×20.00mL×10-3L•mL-1=5.000×10-5mol
n[Pb2+（aq）]=$\frac{1}{2}$n（H+）=2.500×10-5mol
c（Pb2+）=$\frac{2.500×10{\;}^{-5}mol}{25.00mL×10{\;}^{-3}L/mL}$=1.000×10-3 mol•L-1
Ksp（PbI2）=c（Pb2+）•c2（I-）=4c3（Pb2+）=4×（1.000×10-3）3=4.000×10-9，
答：室温时PbI2 的Ksp 为：4.000×10-9．

点评 本题以制备碘化铅为载体，重点考查学生的数据处理能力，难度较大，对学生的分析问题，解决问题的能力要求较高，建议适当训练类似题目．

练习册系列答案
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3．目前，回收溴单质的方法主要有水蒸气蒸馏法和萃取法等．某兴趣小组通过查阅相关资料拟采用如下方案从富马酸废液（含溴0.27%）中回收易挥发的Br2：

（1）操作X所需要的主要玻璃仪器为分液漏斗；反萃取时加入20%的NaOH溶液，其离子方程式为Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O．
（2）反萃取所得水相酸化时，需缓慢加入浓硫酸，并采用冰水浴冷却的原因是减少Br2的挥发．
（3）溴的传统生产流程为先采用氯气氧化，再用空气水蒸气将Br2吹出．与传统工艺相比，萃取法的优点是没有采用有毒气体Cl2，更环保．
（4）我国废水三级排放标准规定：废水中苯酚的含量不得超过1.00mg/L．实验室可用一定浓度的溴水测定某废水中苯酚的含量，其原理如下：+3Br2→+3HBr
①请完成相应的实验步骤：
步骤1：准确量取25.00mL待测废水于250mL锥形瓶中．
步骤2：将4.5mL 0.02mol/L溴水迅速加入到锥形瓶中，塞紧瓶塞，振荡．
步骤3：打开瓶塞，向锥形瓶中加入过量的0.1mol/L KI溶液，振荡．
步骤4：滴入2～3滴淀粉溶液，再用0.01mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗 Na2S2O3溶液15mL．（反应原理：I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6）
步骤5：将实验步骤1～4重复2次．
②该废水中苯酚的含量为18.8mg/L．
③步骤3若持续时间较长，则测得的废水中苯酚的含量偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
8．铁及其化合物在工农业生产、环境保护等领域中有着重要的作用．
（1）硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2•12H2O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等．写出硫酸铁铵溶液中离子浓度的大小顺序c（SO42-）＞c（NH4+）＞c（Fe3+）＞c（H+）＞c（OH-）．
（2）FeSO4/KMnO4工艺与单纯混凝剂[FeCl3、Fe2（SO4）3]相比，大大降低了污水处理后水的浑浊度，显著提高了对污水中有机物的去除率．二者的引入并未增加沉降后水中总铁和总锰浓度，反而使二者的浓度降低，原因是在此条件下（pH约为7）KMnO4可将水中Fe2+、Mn2+氧化为固相的+3价铁和+4价锰的化合物，进而通过沉淀、过滤等工艺将铁、锰除去．已知：Ksp（Fe（OH）3=4.0×10-38，则沉淀过滤后溶液中c（Fe3+）约为4.0×10-17mol•L-1．写出生成+4价固体锰化合物的反应的离子方程式2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2+4H+．
（3）新型纳米材料ZnFe2Ox，可用于除去工业废气中的某些氧化物．制取新材料和除去废气的转化关系如图1：

①用ZnFe2Ox除去SO2的过程中，氧化剂是SO2．
②用ZnFe2Ox除去NO2的过程中，若x=3，则消除1mol NO2，需要ZnFe2Ox的质量为450 g．
③用ZnFe2O4制取ZnFe2Ox的过程中，若x=3.5，则ZnFe2O4与H2反应的物质的量之比为2：1．
（4）工业上常采用如图2所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫．通电电解，然后通入H2S时发生反应的离子方程式为：2[Fe（CN）6]3-+2CO${\;}_{3}^{2-}$+H2S=2[Fe（CN）6]4-+2HCO${\;}_{3}^{-}$+S↓．电解时，阳极的电极反应式为[Fe（CN）6]4--e-═[Fe（CN）6]3-；电解过程中阴极区溶液的pH变大（填“变大”、“变小”或“不变”）．
5．生态工业园区的建设，不仅仅是体现环保理念，重要依据循环经济理论和充分考虑经济的可持续发展，如图是某企业设计的硫酸-磷铵-水泥联产，海水-淡水多用，盐-热-电联产生三大生态产业链流程图．
根据上述产业流程回答下列问题：
（1）从原料、能源、交通角度考虑该企业应建在B
A西部山区　　　　B沿海地区　　　　　C发达城市　　　　　　D东北内陆
（2）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出输送的主要物质的化学式或能量形式：①Fe2O3、②电能、③热能、④SO2、⑤硫酸．
（3）沸腾炉发生反应的化学方程式：2SO2+O2$?_{△}^{催化剂}$2SO3；磷肥厂的主要产品是普钙，其主要成分是Ca（H2PO4）、CaSO4（填化学式）．
（4）热电厂的冷却水是海水，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有镁或溴（写出一种即可）．
（5）根据现代化工厂没计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能的利用设想．废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为热风炉、加热炉和锅炉等燃料，废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作水泥生产原料（写出两点即可）．
12．浅绿色的硫酸亚铁铵晶体[又名莫尔盐（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O]比绿矾（FeSO4•7H2O）更稳定，常用于定量分析．莫尔盐的一种实验室制法如下：
废铁屑清洗稀硫酸溶液A（NH4）2SO4晶体操作Ⅰ乙醇淋洗莫尔盐
（1）向废铁屑中加入稀硫酸后，并不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤，其目的是防止Fe2+离子被氧化为Fe3+离子；
证明溶液A不含Fe3+的最佳试剂是b（填序号字母）．
a．酚酞溶液    b．KSCN溶液      c．烧碱溶液        d．KMnO4溶液
操作Ⅰ的步骤是加热蒸发、冷却结晶、过滤．
（2）浓度均为0.1mol/L莫尔盐溶液和（NH4）2SO4溶液，c（NH4+）前者大于后者，原因是莫尔盐中的Fe2+离子易水解，趋使溶液显酸性，抑制NH4+水解，故c（NH4+）前者大于后者．
（3）用托盘天平称量（NH4）2SO4晶体，晶体要放在天平左（填“左”或“右”）盘．
（4）从下列装置中选取必要的装置制取（NH4）2SO4溶液，连接的顺序（用接口序号字母表示）是a接d；e接f．

（5）将装置C中两种液体分离开的操作名称是分液．装置D的作用是吸收多余的NH3防止污染空气，防止倒吸．
2．工业上制备乙酸正丁酯有关化合物的物理性质见表：
化合物密度（g•cm-3）水溶性沸点（℃）
冰乙酸1.05易溶118.1
正丁醇0.80微溶117.2
正丁醚0.77不溶142.0
乙酸正丁酯0.90微溶126.5
已知：乙酸正丁酯、正丁醇和水组成三元共沸物恒沸点为90.7℃．
（一）合成：
方案甲：采用装置甲，在烧瓶中加入11.5mL正丁醇、7.2mL冰醋酸、3～4滴浓硫酸和沸石，摇匀．安装好带分水器的回流反应装置，通冷却水，加热．在反应过程中通过分水器下部的旋塞分出生成的水．反应基本完成后，停止加热．
方案乙：采用装置乙，加料方式与方案甲相同．加热回流，反应60min后停止加热．

（二）提纯：甲乙两方案提纯方法均如下：

回答下列问题：
（1）a处水流方向是进水（填“进水”或“出水”），仪器b的名称（直形）冷凝管．
（2）合成步骤中，判断方案甲酯化反应已基本完成的标志是分水器中水不再生成或分水器中的水层不再增加时．
（3）提纯过程中，步骤②是为了除去有机层中残留的酸，检验有机层已呈中性的操作是用玻璃棒蘸取有机层，点在pH试纸上，与标准比色卡对照，读取pH值判断；步骤③的目的是除去溶于酯中的少量无机盐．
（4）下列有关洗涤过程中分液漏斗的使用正确的是BC（选填序号）．
a．分液漏斗使用前必须要检漏，只要分液漏斗的旋塞芯处不漏水即可使用
b．洗涤时振摇放气操作应如图戊所示
c．放出下层液体时，需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
d．洗涤完成后，先放出下层液体，然后继续从下口放出有机层置于干燥的锥形瓶中
（5）按装置丙蒸馏，最后圆底烧瓶中残留的液体主要是正丁醚；若按图丁放置温度计，则收集到的产品馏分中还含有正丁醇．
（6）实验中乙酸丁酯产率较高的方案是方案甲，理由是通过分水器及时分离出产物水，有利于酯化反应的进行，提高酯的产率．
9．工业上，向500-600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁．现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验．回答下列问题：

（1）制取无水氯化铁的实验中，A中反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，装置B的作用是除去氯气中混有的水蒸气，D中发生反应的离子方程式是Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，实验时，先打开A中分液漏斗活塞让液体滴入烧瓶中，点燃A处酒精灯，待C中玻璃管全部充满黄绿色气体后点燃C处酒精灯，理由是防止加热时铁粉与氧气发生反应．
（2）制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取HCl．尾气的成分是HCl和H2．若仍用D的装置进行尾气处理，存在的问题是发生倒吸、可燃性气体H2不能被吸收．
（3）若操作不当，制得的FeCl2 会含有少量FeCl3，检验FeCl3常用的试剂是KSCN溶液．欲制得纯净的FeCl2，在实验操作中应先先点燃A处的酒精灯，通入氯化氢（赶尽装置中的空气），再点燃C处的酒精灯．
6．某温度时，分4次分别在100g水中加入KNO3固体，充分搅拌后过滤，所得溶液的质量如表所示，则下列说法不正确的是：（　　）
加KNO3的次数1234
加KNO3的质量（g）15304560
所得溶液质量（g）115130145145
A．该温度下KNO3的溶解度为45g
B．第2次加入KNO3后所得溶液为不饱和溶液
C．KNO3属于易溶的盐
D．第4次加入KNO3后所得溶液的质量分数为45%
7．下列关于摩尔的叙述正确的是（　　）
A．它是物质的数量单位B．它是物质的质量单位
C．它是物质的量的单位D．它是物质所含的粒子个数

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