Question

20．鉛及其化合物在生產(chǎn)及生活中都具有非常廣泛的用途．
（1）瓦紐科夫法熔煉鉛，其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)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
反應(yīng)3PbS（s）+6O₂（g）═3PbSO₄（s）△H=2a+2b-3ckJ•mol^-1（用含a、b、c的代數(shù)式表示）
（2）還原法煉鉛，包含反應(yīng)PbO（s）+CO（g）?Pb（s）+CO₂（g）△H，該反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值與溫度的關(guān)系如下表．

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

①該還原反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②當(dāng)lg K=1且起始時(shí)只通入CO（PbO足量），達(dá)平衡時(shí)，混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)為9.09%．
（3）引爆導(dǎo)彈、核武器的工作電源通常是Ca/PbSO₄熱電池，其裝置如圖甲所示，該電池正極的電極反應(yīng)式為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固體，用蒸餾水配制成t℃飽和溶液，準(zhǔn)確移取25.00mL PbI₂飽和溶液分次加入陽(yáng)離子交換樹脂RH⁺（發(fā)生：2RH⁺+PbI₂=R₂Pb²⁺+2H⁺+2I^-，用250mL潔凈的錐形瓶接收流出液，最后用蒸餾水淋洗樹脂至流出液呈中性，將洗滌液一并盛放到錐形瓶中（如圖乙），加入酚酞指示劑，用0.002 5mol•L^-1 NaOH溶液滴定，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，用去氫氧化鈉溶液20.00mL．可計(jì)算出t℃時(shí) PbI₂的K_sp為4×10^-9．

（5）鉛易造成環(huán)境污染．水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有6種，它們與pH關(guān)系如圖丙所示．含鉛廢水用活性炭進(jìn)行處理，鉛的去除率與pH關(guān)系如圖丁所示．

①常溫下，pH=6～7時(shí)，鉛形態(tài)間轉(zhuǎn)化的離子方程式為Pb²⁺+H₂O?Pb（OH）⁺+H⁺．
②用活性炭處理，鉛的去除率較高時(shí)，鉛主要應(yīng)該處于Pb²⁺形態(tài)．（填化學(xué)式）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①利用lgK與K是增比例函數(shù)，溫度越高K值越小，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
②當(dāng)lgK=1，則K=10，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式求出混合氣體中CO的體積分?jǐn)?shù)；
（3）原電池電極反應(yīng)方程式的書寫，首先根據(jù)裝置圖，判斷正負(fù)極，然后書寫正極電極反應(yīng)方程式；
（4）要計(jì)算出t℃時(shí)PbI₂ Ksp，求溶液中C（I^-）、C（Pb²⁺）的值，然后根據(jù)公式求出結(jié)果；
（5）①由圖1，常溫下，pH=6→7時(shí)，Pb²⁺變成Pb（OH）⁺是因?yàn)镻b²⁺水解的原故；
②由圖2分析鉛的去除率較高時(shí)，pH大約為6.5左右，結(jié)合圖1pH大約為6.5左右時(shí)的鉛的形式為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
根據(jù)蓋斯定律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，
故答案為：2a+2b-3c；
（2）①利用lgK與K是增比例函數(shù)，溫度越高K值越小，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，
故答案為：＜；
②lgK=1，則K=10，在PbO（s）+CO（g）?Pb（s）+CO₂（g）中設(shè)起始通入CO的amol/l，達(dá)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的量為xmol/l，平衡時(shí)CO濃度為（a-x）mol/l，CO₂的濃度為xmol/l，則K=$\frac{x}{a-x}$=10，得$\frac{x}{a}$=9.09%，
故答案為：9.09%；
（3）根據(jù)裝置圖，判斷正極為PbSO₄發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：PbSO₄+2e^-═SO₄^2-+Pb （或PbSO₄+Ca²⁺+2e^-═CaSO₄+Pb），
故答案為：PbSO₄+2e^-═SO₄^2-+Pb （或PbSO₄+Ca²⁺+2e^-═CaSO₄+Pb）；
（4）滴定過程中消耗的OH^-，即為陽(yáng)離子交換出的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，
故答案為：4×10^-9；
（5））①由圖1，常溫下，pH=6→7時(shí)，Pb²⁺變成Pb（OH）⁺是因?yàn)镻b²⁺水解，Pb²⁺+H₂O?Pb（OH）⁺+H⁺，
故答案為：Pb²⁺+H₂O?Pb（OH）⁺+H⁺；
②由圖2分析鉛的去除率較高時(shí)，pH大約為6.5左右，結(jié)合圖1pH大約為6.5左右時(shí)的鉛的形式為Pb²⁺，
故答案為Pb²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合性較大，涉及蓋斯定律的運(yùn)用、平衡移動(dòng)、化學(xué)平衡常數(shù)、電極反應(yīng)式的書寫、鹽類水解等，難度中等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．