Question

【題目】四氧化三鉛(Pb3O4，也可寫作2PbO·PbO2)俗名“鉛丹”或“紅丹”，可用作防銹劑。工業(yè)上以廢舊鉛酸電池的鉛膏(主要成分是PbSO4和PbO2)為原料制備Pb3O4的流程如下：

(1)“還原”時的化學方程式為__________。

(2)已知: Ksp[PbCO3]=1.5×10-13。 若使溶液中Pb2+的濃度小于1×10-5 mol/L，此時溶液中的c(CO32-)>_____mol/L。

(3)為測定某樣品四氧化三鉛含量，稱取樣品0.1200g，加入足量的6 mol/LHNO3充分溶解，過濾，得到含Pb2+的濾液和PbO2固體。將固體PbO2連同濾紙一并置于另一只錐形瓶中，加入足量的醋酸和醋酸鈉混合溶液，再加入過量KI,使PbO2充分氧化I-，以淀粉溶液作指示劑，用0.01000mol/L Na2S2O3溶液滴定，終點時用去30.00mL。已知：I2+ 2 Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI。

①所加KI必須過量，原因是_____________________________。

②計算試樣中Pb3O4的質量分數____________。(寫出計算過程)

Answer 1

【答案】 2PbO2 + 2NaHSO3 + H2SO4 ＝2PbSO4 + Na2SO4 + 2H2O或者 PbO2 + NaHSO3 + H2SO4 ＝PbSO4 + NaHSO4 + H2O 1.5×10-8 使 PbO2與 I-反應充分；I-＋I2I3-，過量的 KI 可固定 I2 85.6%

【解析】分析：本題以廢舊鉛酸電池的鉛膏為原料制備Pb3O4的流程為載體，考查指定情境下化學方程式的書寫、溶度積的計算、物質含量的測定和計算。

（1）根據鉛膏的成分和流程，“還原”時NaHSO3將PbO2還原為PbSO4，NaHSO3被氧化成NaHSO4。

（2）根據溶度積的表達式計算。

（3）①KI過量可確保PbO2完全反應，過量的KI可固定I2。②根據關系式Pb3O4~PbO2~I2~2Na2S2O3計算。

詳解：（1）鉛膏的主要成分是PbSO4和PbO2，根據流程，鉛膏中加入NaHSO3、H2SO4后生成PbSO4，PbO2被還原成PbSO4，NaHSO3被氧化成NaHSO4，根據得失電子守恒和原子守恒，“還原”時的化學方程式為PbO2+NaHSO3+H2SO4=PbSO4+NaHSO4+H2O。

（2）Ksp（PbCO3）=c（Pb2+）·c（CO32-）=1.510-13，若c（Pb2+）110-5mol/L，則溶液中c（CO32-）1.510-13（110-5）=1.510-8（mol/L）。

（3）實驗中依次發(fā)生的反應為：Pb3O4+4HNO3=2Pb（NO3）2+PbO2+2H2O、PbO2+2KI+4CH3COOH=（CH3COO）2Pb+2CH3COOK+I2+2H2O、I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI，通過消耗的Na2S2O3計算Pb3O4的質量分數。

①KI必須過量的原因是：確保PbO2充分反應；過量KI會與I2發(fā)生反應：I-+I2I3-，過量KI可固定I2。

②根據反應原理得出關系式：Pb3O4~PbO2~I2~2Na2S2O3，n（Pb3O4）=n（Na2S2O3）=0.01000mol/L0.03L=0.00015mol，m（Pb3O4）=0.00015mol685g/mol=0.10275g，試樣中Pb3O4的質量分數為100%=85.6%。