Question

20．铅及其化合物在生产及生活中都具有非常广泛的用途．
（1）瓦纽科夫法熔炼铅，其相关反应的热化学方程式如下：
①2PbS（s）+3O₂（g）═2PbO（s）+2SO₂（g）△H=a kJ•mol^-1
②PbS（s）+2PbO（s）═3Pb（s）+SO₂（g）△H=b kJ•mol^-1
③PbS（s）+PbSO₄（s）═2Pb（s）+2SO₂（g）△H=c kJ•mol^-1
反应3PbS（s）+6O₂（g）═3PbSO₄（s）△H=2a+2b-3ckJ•mol^-1（用含a、b、c的代数式表示）
（2）还原法炼铅，包含反应PbO（s）+CO（g）?Pb（s）+CO₂（g）△H，该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表．

温度/℃	300	727	1 227
lg K	6.17	2.87	1.24

①该还原反应的△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②当lg K=1且起始时只通入CO（PbO足量），达平衡时，混合气体中CO的体积分数为9.09%．
（3）引爆导弹、核武器的工作电源通常是Ca/PbSO₄热电池，其装置如图甲所示，该电池正极的电极反应式为PbSO₄+2e^-═SO₄^2-+Pb（或PbSO₄+Ca²⁺+2e^-═CaSO₄+Pb）．
（4）PbI₂可用于人工降雨．取一定量的PbI₂固体，用蒸馏水配制成t℃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：2RH⁺+PbI₂=R₂Pb²⁺+2H⁺+2I^-，用250mL洁净的锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液一并盛放到锥形瓶中（如图乙），加入酚酞指示剂，用0.002 5mol•L^-1 NaOH溶液滴定，当达到滴定终点时，用去氢氧化钠溶液20.00mL．可计算出t℃时 PbI₂的K_sp为4×10^-9．

（5）铅易造成环境污染．水溶液中铅的存在形态主要有6种，它们与pH关系如图丙所示．含铅废水用活性炭进行处理，铅的去除率与pH关系如图丁所示．

①常温下，pH=6～7时，铅形态间转化的离子方程式为Pb²⁺+H₂O?Pb（OH）⁺+H⁺．
②用活性炭处理，铅的去除率较高时，铅主要应该处于Pb²⁺形态．（填化学式）

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律书写目标热化学方程式；
（2）①利用lgK与K是增比例函数，温度越高K值越小，说明正反应是放热反应；
②当lgK=1，则K=10，根据平衡常数表达式求出混合气体中CO的体积分数；
（3）原电池电极反应方程式的书写，首先根据装置图，判断正负极，然后书写正极电极反应方程式；
（4）要计算出t℃时PbI₂ Ksp，求溶液中C（I^-）、C（Pb²⁺）的值，然后根据公式求出结果；
（5）①由图1，常温下，pH=6→7时，Pb²⁺变成Pb（OH）⁺是因为Pb²⁺水解的原故；
②由图2分析铅的去除率较高时，pH大约为6.5左右，结合图1pH大约为6.5左右时的铅的形式为Pb²⁺．

解答 解：（1）①2PbS（s）+3O₂（g）═2PbO（s）+2SO₂（g）△H₁=a kJ•mol^-1
②PbS（s）+2PbO（s）═3Pb（s）+SO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
③PbS（s）+PbSO₄（s）═2Pb（s）+2SO₂（g）△H₃=c kJ•mol^-1
根据盖斯定律①×2+②×-③×3得到3PbS（s）+6O₂（g）═3PbSO₄（s）△H=2△H₁+2△H₂-3△H₃=（2a+2b-3c）kJ•mol^-1，
故答案为：2a+2b-3c；
（2）①利用lgK与K是增比例函数，温度越高K值越小，说明正反应是放热反应，
故答案为：＜；
②lgK=1，则K=10，在PbO（s）+CO（g）?Pb（s）+CO₂（g）中设起始通入CO的amol/l，达平衡时转化的量为xmol/l，平衡时CO浓度为（a-x）mol/l，CO₂的浓度为xmol/l，则K=$\frac{x}{a-x}$=10，得$\frac{x}{a}$=9.09%，
故答案为：9.09%；
（3）根据装置图，判断正极为PbSO₄发生还原反应，电极反应式为：PbSO₄+2e^-═SO₄^2-+Pb （或PbSO₄+Ca²⁺+2e^-═CaSO₄+Pb），
故答案为：PbSO₄+2e^-═SO₄^2-+Pb （或PbSO₄+Ca²⁺+2e^-═CaSO₄+Pb）；
（4）滴定过程中消耗的OH^-，即为阳离子交换出的H⁺，C（H⁺）=0.0025mol•L^-1×20.00mL÷25.00mL=2×10^-3mol•L^-1，由2RH⁺+PbI₂=R₂Pb²⁺+2H⁺+2I^-，可知C（H⁺）=C（I^-），而C（Pb²⁺）=C（I^-）/2=10^-3mol•L^-1，所以K_Sp（PbI₂）=C（Pb²⁺）×C（I^-）²=10^-3×（2×10^-3）²=4×10^-9，
故答案为：4×10^-9；
（5））①由图1，常温下，pH=6→7时，Pb²⁺变成Pb（OH）⁺是因为Pb²⁺水解，Pb²⁺+H₂O?Pb（OH）⁺+H⁺，
故答案为：Pb²⁺+H₂O?Pb（OH）⁺+H⁺；
②由图2分析铅的去除率较高时，pH大约为6.5左右，结合图1pH大约为6.5左右时的铅的形式为Pb²⁺，
故答案为Pb²⁺．

点评 本题综合性较大，涉及盖斯定律的运用、平衡移动、化学平衡常数、电极反应式的书写、盐类水解等，难度中等，是对学生综合能力的考查．