Question

【题目】四氧化三铅(Pb3O4，也可写作2PbO·PbO2)俗名“铅丹”或“红丹”，可用作防锈剂。工业上以废旧铅酸电池的铅膏(主要成分是PbSO4和PbO2)为原料制备Pb3O4的流程如下：

(1)“还原”时的化学方程式为__________。

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

(3)为测定某样品四氧化三铅含量，称取样品0.1200g，加入足量的6 mol/LHNO3充分溶解，过滤，得到含Pb2+的滤液和PbO2固体。将固体PbO2连同滤纸一并置于另一只锥形瓶中，加入足量的醋酸和醋酸钠混合溶液，再加入过量KI,使PbO2充分氧化I-，以淀粉溶液作指示剂，用0.01000mol/L Na2S2O3溶液滴定，终点时用去30.00mL。已知：I2+ 2 Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaI。

①所加KI必须过量，原因是_____________________________。

②计算试样中Pb3O4的质量分数____________。(写出计算过程)

Answer 1

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

【解析】分析：本题以废旧铅酸电池的铅膏为原料制备Pb3O4的流程为载体，考查指定情境下化学方程式的书写、溶度积的计算、物质含量的测定和计算。

（1）根据铅膏的成分和流程，“还原”时NaHSO3将PbO2还原为PbSO4，NaHSO3被氧化成NaHSO4。

（2）根据溶度积的表达式计算。

（3）①KI过量可确保PbO2完全反应，过量的KI可固定I2。②根据关系式Pb3O4~PbO2~I2~2Na2S2O3计算。

详解：（1）铅膏的主要成分是PbSO4和PbO2，根据流程，铅膏中加入NaHSO3、H2SO4后生成PbSO4，PbO2被还原成PbSO4，NaHSO3被氧化成NaHSO4，根据得失电子守恒和原子守恒，“还原”时的化学方程式为PbO2+NaHSO3+H2SO4=PbSO4+NaHSO4+H2O。

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

（3）实验中依次发生的反应为：Pb3O4+4HNO3=2Pb（NO3）2+PbO2+2H2O、PbO2+2KI+4CH3COOH=（CH3COO）2Pb+2CH3COOK+I2+2H2O、I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI，通过消耗的Na2S2O3计算Pb3O4的质量分数。

①KI必须过量的原因是：确保PbO2充分反应；过量KI会与I2发生反应：I-+I2I3-，过量KI可固定I2。

②根据反应原理得出关系式：Pb3O4~PbO2~I2~2Na2S2O3，n（Pb3O4）=n（Na2S2O3）=0.01000mol/L0.03L=0.00015mol，m（Pb3O4）=0.00015mol685g/mol=0.10275g，试样中Pb3O4的质量分数为100%=85.6%。