Question

17．PbI₂是生產新型敏化太陽能電池的敏化劑--甲胺鉛碘的原料．合成PbI₂的實驗流程如圖1：

（1）將鉛塊制成鉛花的目的是增大與酸的接觸面，加快溶解反應速率．
（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80.0mL．
（3）取一定質量（CH₃COO）₂Pb•nH₂O樣品在N₂氣氛中加熱，測得樣品固體殘留率（$\frac{固體樣品的剩余質量}{固體樣品的起始質量}$×100%）隨溫度的變化如圖2所示（已知：樣品在75℃時已完全失去結晶水）．求 （CH₃COO）₂Pb•nH₂O中結晶水數(shù)目n=1：3（填數(shù)字）．
（4）稱取一定質量的PbI₂固體，用蒸餾水配制成室溫時的飽和溶液，準確移取25.00mLPbI₂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，到滴定終點時用去氫氧化鈉標準溶液20.00mL．計算室溫時PbI₂ 的K_sp （請給出計算過程）．

Answer 1

分析 用廢鉛塊為原料合成PbI₂的流程：為了增大與酸反應的接觸面積，加快溶解反應速率，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）鉛塊制成鉛花為了增大表面積，根據(jù)影響反應速率的因素去分析；
（2）鉛溶解于稀硝酸的反應方程式為3Pb+8HNO₃=3Pb（NO₃）₂+2NO+4H₂O，根據(jù)溶解的鉛的物質的量可計算消耗的硝酸溶液的體積；
（3）可假設起始固體質量為100g，則加熱到75℃時完全失去結晶水的質量就是固體減輕的質量，求算出水的物質的量及醋酸鉛的物質的量，根據(jù)兩者的物質的量之比可確定n的值；
（4）根據(jù)酸堿中和的原理可計算出溶液中的H+的濃度，并結合關系式確定溶液里Pb2+的濃度，再計算Ksp

解答 解：（1）將鉛塊制成鉛花，是為了增大與酸反應的接觸面積，加快溶解反應速率，故答案為：增大與酸的接觸面，加快溶解反應速率；
（2）31.05g鉛的物質的量為$\frac{31.05g}{207g/mol}$=0.15mol，根據(jù)反應方程式可知消耗的HNO₃的物質的量為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：80.0；
（3）假設樣品的起始質量為100克，根據(jù)固體殘留率的公式可知，75℃時剩余固體為87.75克，生成的水質量為100g-87.75g=12.25g，則醋酸鉛與水的物質的量之比為$\frac{85.75g}{325g/mol}$：$\frac{12.25g}{18g/mol}$=1：3，則n=3，故答案為：3；
（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：室溫時PbI₂ 的K_sp 為：4.000×10^-9．

點評 本題以制備碘化鉛為載體，重點考查學生的數(shù)據(jù)處理能力，難度較大，對學生的分析問題，解決問題的能力要求較高，建議適當訓練類似題目．