题目内容

18．PbI2（亮黄色粉末）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积，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80mL．
（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）．
①（CH3COO）2Pb•nH2O中结晶水数目n=3（填整数）．
②100～200℃间分解产物为铅的氧化物和一种有机物，则该有机物为C4H6O3（写分子式）．
（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25.00mL PbI2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．则室温时PbI2 的Ksp为4.000×10-9．
（5）探究浓度对磺化铅沉淀溶解平衡的影响．
该化学小组根据所提供试剂设计两个实验，来说明浓度对沉淀溶解平衡的影响．
提供试剂：NaI饱和溶液、NaCl饱和溶液、FeCl3 饱和溶液、PbI2饱和溶液、PbI2悬浊液．
信息提示：Pb2+和Cl-能形成较稳定的PbCl42-络离子．
请填写下表的空白处：
实验内容实验方法实验现象及原因分析
①磺离子浓度增大对平衡的影响取PbI2饱和溶液少量于一支试管中，再滴入几滴NaI饱和溶液现象：溶液中c（I-）增大，使Q大于了PbI2的Ksp
②铅离子浓度减小对平衡的影响取PbI2悬浊液少量于一支试管中，再加入少量NaCl饱和溶液现象：黄色浑浊消失
原因：形成PbCl42-，导致溶液中c（Pb2+）减小，使Qc小于PbI2的Ksp
③铅离子和碘离子浓度都减小对平衡的影响在PbI2悬浊液中滴入几滴FeCl3 饱和溶液现象：黄色浑浊消失
写出反应的离子方程式：
PbI2+2Fe3++4Cl-=PbCl42-+2Fe2++I2

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）反应物接触面积越大其反应速率越快；
（2）铅溶解于稀硝酸的反应方程式为3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O，根据Pb和硝酸之间的关系式计算消耗的硝酸；
（3）①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；
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；
（4）根据酸碱中和的原理可计算出溶液中的c（H+），并结合关系式确定溶液里c（Pb2+），再计算Ksp；
（5）影响化学平衡移动的因素-浓度：增大反应物（减小生成物）浓度，向着正向进行，增大生成物（减小反应物）浓度平衡向左进行．

解答 解：（1）反应物接触面积越大其反应速率越快，将铅块制成铅花增大反应物接触面积，则反应速率尽快，
故答案为：增大与酸的接触面积，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3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O可知消耗的n（HNO3）=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；
（3）①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；
②铅的氧化物质量为58.84克，醋酸铅的物质的量为=$\frac{85.75g}{325g/mol}$=$\frac{85.75}{325}$mol，根据铅原子守恒，铅的氧化物（PbOx）的物质的量为$\frac{85.75}{325}$mol，此氧化物的摩尔质量为$\frac{58.84g}{\frac{85.75}{325}mol}$=223g/mol，为PbO，有机物的质量为85.75g-58.84g=26.91g，此有机物分子内应含有四个碳原子，物质的量为$\frac{85.75}{325}$mol，摩尔质量=$\frac{26.91g}{\frac{85.75}{325}mol}$=102g/mol，根据原子守恒可知有机物的分子式为C4H6O3，
故答案为：C4H6O3；
（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+）=$\frac{2.500×1{0}^{-5}mol}{25.00mL×1{0}^{-3}L/mL}$=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：4.000×10-9；
（5）②取PbI2悬浊液少量于一支试管中，再加入少量NaCl饱和溶液，形成PbCl42-，导致溶液中c（Pb2+）减小，平衡逆向移动，碘化铅溶解，导致黄色浑浊消失；
③在PbI2悬浊液中滴入几滴FeCl3饱和溶液，发生氧化还原反应PbI2+2Fe3++4Cl-=PbCl42-+2Fe2++I2，碘化铅溶解，导致黄色浑浊消失，故答案为：

实验内容实验方法实验现象及原因分析
取PbI2悬浊液少量于一支试管中，再加入少量NaCl饱和溶液现象：黄色浑浊消失
原因：形成PbCl42-，导致溶液中c（Pb2+）减小，使Qc小于PbI2的Ksp
铅离子和碘离子浓度都减小对平衡的影响PbI2+2Fe3++4Cl-=PbCl42-+2Fe2++I2

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、氧化还原反应、溶度积计算等知识点，侧重考查学生分析计算能力，注意（2）（5）题的有关计算和分析，为难点，注意碘离子和铁离子能发生氧化还原反应．

练习册系列答案
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16．某温度下纯水中的c（H+）=2×10-7mol•L-1，则此时水中的c（OH-）=2×10-7mol•L-1；若温度不变，滴入稀盐酸，使c（H+）=5×10-4mol•L-1，则此时溶液中由水电离产生的c（OH-）=8×10-11mol/L．
9．已知25℃时，电离常数Ka（HF）=3.6×10-4mol•L-1，溶度积常数Ksp（CaF2）=1.46×10-10，Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（AgI）=1.0×10一16．下列说法正确的是（　　）
A．Ksp（CaF2）随温度和浓度的变化而变化
B．向1 L0.2 mol•L-1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol•L-1 CaCl2溶液，没有沉淀产生
C．AgCl不溶于水，不能转化为AgI
D．常温AgCl若在NaI溶液中开始转化为AgI，NaI浓度必须不低于$\frac{1}{\sqrt{1.8}}$×10-11 mol•L-1
6．硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）俗名“大苏打”，又称为“海波”．它易溶于水，难溶于乙醇，加热易分解．工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备．某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：实验具体操作步骤为：

①开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，适当调节螺旋夹，使反应产生的SO2气体较均匀地通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中，同时开启电磁搅拌器搅动．
②至析出的硫不再消失，控制溶液的pH接近7时，停止通入SO2气体．
③抽滤所得的滤液，转移至蒸发皿中，水浴加热浓缩，直到溶液表面出现晶膜．
④冷却结晶、抽滤、洗涤．
⑤将晶体放入烘箱中，在40～45℃左右干燥50～60min，称量．
请回答以下问题：
（l）仪器a的名称是蒸馏烧瓶；
（2）步骤②中若控制pH值小于7，则产率会下降，请用离子方程式解释原因：S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑．
（3）步骤③中不能将溶液蒸发至干的原因是蒸干会使硫代硫酸钠脱水并分解；晶膜通常在溶液表面出现的原因是因为溶液表面温度较低．
（4）步骤④中洗涤硫代硫酸钠晶体所用试剂的结构式是．
（5）为检验制得的产品的纯度，该实验小组称取5，0克的产品配制成250mL硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：在锥形瓶中加入25mL 0.0lmol•L-1KIO3溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na2S2O3溶液滴定，发生反应：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，当蓝色褪去H半分钟不变色时到达滴定终点．实验数据如下表：
实验序号123
Na2S2O3溶液体积（mL）19.9820.0221.18
则该产品的纯度是93%，间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏低的是AB．
A．滴定管末用Na2S2O3溶液润洗    B．滴定终点时仰视读数
C．锥形瓶用蒸馏水润洗          D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡．
13．聚合氯化铝（PAC）是常用于水质净化的无机高分子混凝剂，其化学式可表示为[Al2（OH）nCl6-n]m（n＜6，m为聚合度）．PAC常用高温活化后的高岭土（主要化学组成为Al2O3、SiO2、Fe2O3）进行制备，工艺流程如下图所示：

（1）盐酸酸浸所涉及反应的离子方程式是6H++Al2O3═2Al3++3H2O、6H++Fe2O3═2Fe3++3H2O．
（2）已知：
生成氢氧化物沉淀的pH
Al（OH）3Fe（OH）3
开始沉淀时3.41.5
完全沉淀时4.72.8
注：金属离子的起始浓度为0.1mol•L-1
根据表中数据解释加入X的主要目的：调节溶液pH至Fe3+完全沉淀，滤渣中主要含有物质的化学式是Fe（OH）3、SiO2．
（3）已知：生成液体PAC的反应为2Al3++m（6-n） Cl-+mn H2O?[Al2（OH）nCl6-n]m+mn H+．
用碳酸钙调节溶液的pH时，要严控pH的大小，pH偏小或偏大液体PAC的产率都会降低．请解释pH偏小液体PAC产率降低的原因：pH偏小时，抑制平衡2Al3++m（6-n） Cl-+mn H2O?[Al2（OH）nCl6-n]m+mn H+ 正向移动生成PAC．
（4）浓缩聚合得到含PAC的液体中铝的各种形态主要包括：
Ala--Al3+单体形态铝
Alb--[Al2（OH）nCl6-n]m聚合形态铝
Alc--Al（OH）3胶体形态
图1为Al各形态百分数随温度变化的曲线；图2为含PAC的液体中铝的总浓度AlT随温度变化的曲线．

①50-90℃之间制备的液体PAC中，聚合形态铝含量最多．
②当T＞80℃时，AlT明显降低的原因是温度升高，导致液体PAC向Al（OH）3沉淀转化．
3．某实验小组用下图所示的装置制备一硝基甲苯（含邻硝基甲苯和对硝基甲苯）：
反应原理：
实验步骤：①配制浓硫酸与浓硝酸（按体积比1：3）的混合溶液（即混酸）40mL；
②在三颈瓶中加入15mL（13g）甲苯，
③按图所示装好药品，并装好其他仪器；
④向三颈瓶中加入混酸，并不断搅拌（磁力搅拌器以略去）；
⑤控制温度约为50℃，反应大约10min，三颈瓶底有大量淡黄色油状液体出现；
⑥分离出一硝基甲苯．
实验中可能用到的数据：
密度g•cm-3沸点/℃溶解性
甲苯0.866110.6不溶于水，易溶于硝基甲苯
产品11.286237.7不溶于水，易溶于液体烃
产品21.162222不溶于水，易溶于液体烃
请回答下列问题：
（1）配制40mL混酸的操作是将30mL浓硝酸注入烧杯中，再沿烧杯内壁注入10mL浓硫酸，边加边搅拌；
（2）本实验中浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂；
（3）装置中仪器A使用前须清洗干净并检漏；
（4）分离产品的方案如下：

操作2必需的玻璃仪器共有6种．
（5）若最终得到产品1和产品2的总质量为17.42g，则一硝基甲苯的总产率是89.99%（保留两位小数）
10．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，受热易分解．某小组模拟制备氨基甲酸铵，反应如下：2NH3（g）+CO2（g）═NH2COONH4（s）△H＜0
（1）如用图I装置制取氨气，锥形瓶中可选择的试剂是氢氧化钠固体（或浓氨水与碱石灰或浓氨水与生石灰）等．
（2）制备氨基甲酸铵的装置如下图Ⅱ所示，把NH3和CO2通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵的小晶体悬浮在CCl4中．当悬浮物较多时，停止制备．

注：CCl4与液体石蜡均为惰性介质．
①%2图I中滴加液体的仪器名称是分液漏斗，液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例（或通过观察气泡，控制NH3与CO2的反应速率），发生器用冰水冷却的原因是降低温度，提高反应物转化率（或降低温度，防止因反应放热造成产物分解）．
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤（填写操作名称），为了得到干燥产品，应采取的方法是b（填写选项序号）．
a．常压加热烘干      b．减压40℃以下烘干     c．高压加热烘干
（3）制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种．
①设计方案，进行成分探究，请填写表中空格．
限选试剂：蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、Ba（OH）2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸．
实验步骤预期现象和结论
步骤1：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解．得到无色溶液
步骤2：向试管中加入过量的BaCl2溶液，静置．溶液变浑浊，则证明固体中含有（NH4）2CO3．
步骤3：取步骤2的上层清液于试管中加入少量的Ba（OH）2溶液．溶液不变浑浊，则证明固体中不含有NH4HCO3．
②根据①的结论：取氨基甲酸铵样品3.30g，用足量氢氧化钡溶液充分处理后，过滤、洗涤、干燥，测得沉淀质量为1.97g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为75.4%． （Mr（NH2COONH4）=78、Mr（NH4HCO3）=79、Mr[（NH4）2CO3]=96、Mr（BaCO3）=197，（NH2COO）2Ba易溶于水．
7．某化学小组为探究草酸的性质并制备草酸钠及其用途，查阅到如表信息：
H2C2O4无色晶体K1=5.9×10-2，K2=6.4×10-5，能溶于水和乙醇
Na2C2O4白色晶体微溶于水，pH=7.2，不溶于乙醇
探究草酸部分性质并制备草酸钠的生产流程如表：

请回答下列问题：
（1）写出反应①的化学方程式H2C2O4+NaC1O=NaC1+2CO2↑+H2O．表明草酸具有还原性．
（2）向溶液A中加入NaOH溶液，开始滴加速度要尽量快些．其目的是利用中和反应放热，升温促进反应（或增大反应速率）．该反应达到终点时的化学方程式为H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4↓+2H2O．
（3）操作②的名称是过滤．用乙醇淋洗晶体B的目的是除去晶体表面水分减少损失
（4）用0.01000mol/L的高锰酸钾溶液滴定25.00mL某浓度的草酸钠溶液时．需要加入适量的稀硫酸，所发生反应为：5C2O42-+2MnO4-+16H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O，若硫酸加入太多，结果会草酸根会生成草酸氢根和草酸，使溶液中草酸根离子浓度降低，减慢反应速率：操作中需用酸式演定管（填“酸式”或“碱式”），当达到反应终点时的现象是溶液呈现浅紫色且30s内不褪色；测得此时消耗上述高锰酸钾溶液20.00mL，则该草酸钠溶液浓度为0.0200mol/L．
8．用实验室制溴苯的废催化剂FeBr3作原料，制取溴的苯溶液和无水FeCl3．下列设计能达到相应实验目的是（　　）
A．用装置甲制取氯气
B．用装置乙氧化FeBr3溶液中的溴离子
C．用装置丙分液时先从下口放出水相，再从上口倒出有机相
D．用装置丁将分液后的水相蒸发至干，再灼烧制得无水FeCl3

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