Question

6．铅及并化合物在工业生产中具有非常广泛的用途，根据图1流程回答相关问题．

（1）铅是碳的同族元素，且比碳多4个电子层，则铅位于元素周期表第六周期IVA族．
（2）反位条件的控制在工业生产中有着极其重要的作用．把铅块制成铅花的目的是增大接触面积，加快反应速率．途径I中不用14mol•L-1的浓硝酸制备硝酸铅的原因是用14 mol•L^-1的浓硝酸反应时，含等物质的量HNO₃时，浓硝酸溶解的铅较少，且放出的污染气体较多．
（3）写出（CH₃COO）₂Pb溶液[（CH₃COO）₂Pb 为弱电解质与KI溶液反应的离子方程式：（CH₃COO）₂Pb+2I^-═PbI₂↓+2CH₃COO^-．
（4）取75.8g （CH₃COO）₂Pb•nH₂O样品在N₂气氛中加热，测得剩余固体质量随温度的变化如图2所示（样品在75℃时已完全失去结晶水）．
①（CH₃COO）₂Pb•nH₂O中n=3．
②150～200℃间分解产物为PbO和一种有机物M，M能与水反应生成乙酸，则该温度区间内分解反应的化学方程式为（CH₃COO）₂Pb $\frac{\underline{\;150-200℃\;}}{\;}$PbO+（CH₃CO）₂O．
（5）T℃时，取一定量的PbI₂固体，用蒸馏水配制成饱和溶液．准确移取25.00mL PbI₂饱和溶液，分次加入阳离子交换树脂RH（发生反应：2RH+Pb²⁺═R₂Pb+2H⁺）中，用250mL洁净的锥形瓶接受流出液，用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性．将洗涤液一并盛放到锥形瓶中，加入酚酞，用0.0025mol•L^-1的NaOH溶液滴定，重复上述操作2次，当达到滴定终点时，平均消耗氢氧化钠溶液20.00mL．则T℃时PbI₂的K_sp=4.000×10^-9．

Answer 1

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+2KI=PbI₂↓+2KNO₃，途径二：Pb（NO₃）₂+2CH₃COOH+nH₂O=（CH₃COO）₂Pb•nH₂O+2HNO₃，（CH₃COO）₂Pb•nH₂O+2KI=PbI₂↓+2CH₃COOK+nH₂O．
（1）铅是碳的同族元素，且比碳多4个电子层，应为6个电子层，最外层4个电子，主族元素电子层数=周期序数，最外层电子数=主族族序数；
（2）根据影响反应速率的因素去分析，接触面积越大，反应速率越快，铅块制成铅花为了增大表面积，加快反应速率；铅和浓硝酸反应生成硝酸铜，二氧化氮和水，含等物质的量HNO₃时，浓硝酸溶解的铅较少，且放出的污染气体较多；
（3）（CH₃COO）₂Pb溶液中（CH₃COO）₂Pb 为弱电解质与KI溶液反应生成PbI₂ 和醋酸钾；
（4）①图中起始固体质量为75.8g，则加热到100℃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；
②醋酸铅继续加热分解剩余固体为铅的氧化物，可根据剩余固体质量及铅、碳原子守恒来确定有机物的摩尔质量，推测有机物的分子组成；
（5）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）铅是碳的同族元素，且比碳多4个电子层，应为6个电子层，最外层4个电子，位于周期表中第六周期第ⅣA族，
故答案为：六；IVA；
（2）接触面积越大，反应速率越快，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，铅与浓硝酸发生氧化还原反应，生成硝酸铅，二氧化氮和水，反应的化学方程式为Pb+4HNO₃（浓）=Pb（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，与稀硝酸相比，含等物质的量HNO₃时，浓硝酸溶解的铅较少，且放出的污染气体较多，
故答案为：增大接触面积，加快反应速率；用14 mol•L^-1的浓硝酸反应时，含等物质的量HNO₃时，浓硝酸溶解的铅较少，且放出的污染气体较多；
（3）（CH₃COO）₂Pb溶液中（CH₃COO）₂Pb 为弱电解质与KI溶液反应生成PbI₂ 和醋酸钾，反应的离子方程式为：（CH₃COO）₂Pb+2I^-═PbI₂↓+2CH₃COO^-，
故答案为：（CH₃COO）₂Pb+2I^-═PbI₂↓+2CH₃COO^-；
（4）①图中样品的起始质量为75.8g，根据固体残留率可知，100℃时剩余固体为65克，生成的水质量为75.8g-65g=10.8g，则醋酸铅与水的物质的量之比为$\frac{65g}{325g/mol}$：$\frac{10.8g}{18g/mol}$=1：3，则n=3，
故答案为：3；
②铅的氧化物质量为44.6克，醋酸铅的物质的量为=$\frac{65g}{325g/mol}$=$\frac{65}{325}$mol，有机物的质量为65g-44.6g=20.4g，此有机物分子内应含有四个碳原子，物质的量为$\frac{65}{325}$mol，摩尔质量为$\frac{20.4g}{\frac{65}{325}mol}$=102，根据原子守恒可知有机物的分子式为C₄H₆O₃，结构简式为（CH₃CO）₂O；
故答案为：（CH₃COO）₂Pb $\frac{\underline{\;150-200℃\;}}{\;}$PbO+（CH₃CO）₂O；
（5）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⁺）=$\frac{2.500×1{0}^{-5}mol}{25.00ml×1{0}^{-3}L/mol}$=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，
故答案为：4.000×10^-9．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，涉及反应速率影响因素、难溶物溶解平衡、溶度积计算等知识点，侧重考查学生分析计算能力，掌握基础是解题关键，题目难度中等．