Question

18．PbI₂（亮黃色粉末）是生產(chǎn)新型敏化太陽能電池的敏化劑--甲胺鉛碘的原料．合成PbI₂的實(shí)驗(yàn)流程如圖1：

（1）將鉛塊制成鉛花的目的是增大與酸的接觸面積，加快溶解反應(yīng)速率．
（2）31.05g鉛花用5.00mol•L^-1的硝酸溶解，至少需消耗5.00mol•L^-1硝酸80mL．
（3）取一定質(zhì)量（CH₃COO）₂Pb•nH₂O樣品在N₂氣氛中加熱，測得樣品固體殘留率）（$\frac{固體樣品的剩余質(zhì)量}{固體樣品的起始質(zhì)量}$×100%）隨溫度的變化如圖2所示（已知：樣品在75℃時(shí)已完全失去結(jié)晶水）．
①（CH₃COO）₂Pb•nH₂O中結(jié)晶水?dāng)?shù)目n=3（填整數(shù)）．
②100～200℃間分解產(chǎn)物為鉛的氧化物和一種有機(jī)物，則該有機(jī)物為C₄H₆O₃（寫分子式）．
（4）稱取一定質(zhì)量的PbI₂固體，用蒸餾水配制成室溫時(shí)的飽和溶液，準(zhǔn)確移取25.00mL PbI₂飽和溶液分次加入陽離子交換樹脂RH中，發(fā)生：2RH（s）+Pb²⁺（aq）=R₂Pb（s）+2H⁺（aq），用錐形瓶接收流出液，最后用蒸餾水淋洗樹脂至流出液呈中性，將洗滌液合并到錐形瓶中．加入2～3滴酚酞溶液，用0.002500mol•L^-1NaOH溶液滴定，到滴定終點(diǎn)時(shí)用去氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL．則室溫時(shí)PbI₂ 的Ksp為4.000×10^-9．
（5）探究濃度對磺化鉛沉淀溶解平衡的影響．
該化學(xué)小組根據(jù)所提供試劑設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，來說明濃度對沉淀溶解平衡的影響．
提供試劑：NaI飽和溶液、NaCl飽和溶液、FeCl₃ 飽和溶液、PbI₂飽和溶液、PbI₂懸濁液．
信息提示：Pb²⁺和Cl^-能形成較穩(wěn)定的PbCl₄^2-絡(luò)離子．
請?zhí)顚懴卤淼目瞻滋帲?br />

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)方法	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析
①磺離子濃度增大對平衡的影響	取PbI2飽和溶液少量于一支試管中，再滴入幾滴NaI飽和溶液	現(xiàn)象：溶液中c（I-）增大，使Q大于了PbI2的Ksp
②鉛離子濃度減小對平衡的影響	取PbI2懸濁液少量于一支試管中，再加入少量NaCl飽和溶液	現(xiàn)象：黃色渾濁消失 原因：形成PbCl42-，導(dǎo)致溶液中c（Pb2+）減小，使Qc小于PbI2的Ksp
③鉛離子和碘離子濃度都減小對平衡的影響	在PbI2懸濁液中滴入幾滴FeCl3 飽和溶液	現(xiàn)象：黃色渾濁消失 寫出反應(yīng)的離子方程式： PbI2+2Fe3++4Cl-=PbCl42-+2Fe2++I2

Answer 1

分析 用廢鉛塊為原料合成PbI₂的流程：為了增大與酸反應(yīng)的接觸面積，加快溶解反應(yīng)速率，將鉛塊制成鉛花，途徑一：3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，Pb（NO₃）₂+KI=PbI₂↓+KNO₃，途徑二：Pb（NO₃）₂+2CH₃COOH+nH₂O=（CH₃COO）₂Pb•nH₂O+2HNO₃，（CH₃COO）₂Pb•nH₂O+2KI=PbI₂↓+2CH₃COOK+nH₂O．
（1）反應(yīng)物接觸面積越大其反應(yīng)速率越快；
（2）鉛溶解于稀硝酸的反應(yīng)方程式為3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，根據(jù)Pb和硝酸之間的關(guān)系式計(jì)算消耗的硝酸；
（3）①可假設(shè)起始固體質(zhì)量為100g，則加熱到75℃時(shí)完全失去結(jié)晶水的質(zhì)量就是固體減輕的質(zhì)量，求算出水的物質(zhì)的量及醋酸鉛的物質(zhì)的量，根據(jù)兩者的物質(zhì)的量之比可確定n的值；
②醋酸鉛繼續(xù)加熱分解剩余固體為鉛的氧化物，可根據(jù)剩余固體質(zhì)量及鉛、碳原子守恒來確定有機(jī)物的摩爾質(zhì)量，推測有機(jī)物的分子組成；
（4）根據(jù)酸堿中和的原理可計(jì)算出溶液中的c（H⁺），并結(jié)合關(guān)系式確定溶液里c（Pb²⁺），再計(jì)算Ksp；
（5）影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素-濃度：增大反應(yīng)物（減小生成物）濃度，向著正向進(jìn)行，增大生成物（減小反應(yīng)物）濃度平衡向左進(jìn)行．

解答 解：（1）反應(yīng)物接觸面積越大其反應(yīng)速率越快，將鉛塊制成鉛花增大反應(yīng)物接觸面積，則反應(yīng)速率盡快，
故答案為：增大與酸的接觸面積，加快溶解反應(yīng)速率；
（2）31.05g鉛的物質(zhì)的量為$\frac{31.05g}{207g/mol}$=0.15mol，根據(jù)反應(yīng)方程式3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知消耗的n（HNO₃）=0.15mol×$\frac{8}{3}$=0.4mol，則硝酸溶液的體積為0.4mol÷5.00mol•L^-1=0.08L=80.0mL，
故答案為：80；
（3）①假設(shè)樣品的起始質(zhì)量為100克，根據(jù)固體殘留率的公式可知，75℃時(shí)剩余固體為87.75克，生成的水質(zhì)量為100g-87.75g=12.25g，則醋酸鉛與水的物質(zhì)的量之比為$\frac{85.75g}{325g/mol}$：$\frac{12.25g}{18g/mol}$=1：3，則n=3，
故答案為：3；
②鉛的氧化物質(zhì)量為58.84克，醋酸鉛的物質(zhì)的量為=$\frac{85.75g}{325g/mol}$=$\frac{85.75}{325}$mol，根據(jù)鉛原子守恒，鉛的氧化物（PbO_x）的物質(zhì)的量為$\frac{85.75}{325}$mol，此氧化物的摩爾質(zhì)量為$\frac{58.84g}{\frac{85.75}{325}mol}$=223g/mol，為PbO，有機(jī)物的質(zhì)量為85.75g-58.84g=26.91g，此有機(jī)物分子內(nèi)應(yīng)含有四個(gè)碳原子，物質(zhì)的量為$\frac{85.75}{325}$mol，摩爾質(zhì)量=$\frac{26.91g}{\frac{85.75}{325}mol}$=102g/mol，根據(jù)原子守恒可知有機(jī)物的分子式為C₄H₆O₃，
故答案為：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懸濁液少量于一支試管中，再加入少量NaCl飽和溶液，形成PbCl₄^2-，導(dǎo)致溶液中c（Pb²⁺）減小，平衡逆向移動(dòng)，碘化鉛溶解，導(dǎo)致黃色渾濁消失；
③在PbI₂懸濁液中滴入幾滴FeCl₃飽和溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)PbI₂+2Fe³⁺+4Cl^-=PbCl₄^2-+2Fe²⁺+I₂，碘化鉛溶解，導(dǎo)致黃色渾濁消失，故答案為：

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容	實(shí)驗(yàn)方法	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及原因分析
	取PbI2懸濁液少量于一支試管中，再加入少量NaCl飽和溶液	現(xiàn)象：黃色渾濁消失 原因：形成PbCl42-，導(dǎo)致溶液中c（Pb2+）減小，使Qc小于PbI2的Ksp
鉛離子和碘離子濃度都減小對平衡的影響		PbI2+2Fe3++4Cl-=PbCl42-+2Fe2++I2

點(diǎn)評 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，涉及反應(yīng)速率影響因素、難溶物溶解平衡、氧化還原反應(yīng)、溶度積計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意（2）（5）題的有關(guān)計(jì)算和分析，為難點(diǎn)，注意碘離子和鐵離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)．