鉛循環(huán)實(shí)驗(yàn)研究

摘要：從節(jié)約藥品、減少污染的角度設(shè)計(jì)循環(huán)實(shí)驗(yàn)研究鉛（Pb）的氧化性、鉛的難溶物的性質(zhì)，以及鉛的一些重要化合物的性質(zhì)。

關(guān)鍵詞：鉛 循環(huán)實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TF812文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）08（c）-0225-01

1 問(wèn)題的提出

鉛及其化合物是我國(guó)日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中接觸最多的化學(xué)品之一，鉛對(duì)人體健康和農(nóng)作物生長(zhǎng)都有嚴(yán)重危害，它可以引起人體組織尤其是神經(jīng)、造血系統(tǒng)中毒，嚴(yán)重時(shí)還可以致死；它對(duì)農(nóng)作物、微生物也有很大的毒害作用，它能降低生化過(guò)程的需氧量，從而阻礙氧的硝化作用。近幾年，隨著現(xiàn)代城市化和工業(yè)化對(duì)環(huán)境的污染，導(dǎo)致居民的體內(nèi)鉛負(fù)荷增高，鉛中毒、血鉛超標(biāo)成了危害人們健康的最常見(jiàn)的病之一。特別是兒童鉛中毒的發(fā)生率增加，嚴(yán)重影響了我國(guó)青少年的身體健康和智力發(fā)育。

在化學(xué)教學(xué)和研究中有時(shí)要進(jìn)行與鉛有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。為了研究鉛及其化合物的相關(guān)性質(zhì)，本著節(jié)約藥品、避免不必要的浪費(fèi)、減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液對(duì)環(huán)境的污染的原則，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了循環(huán)實(shí)驗(yàn)，既滿足了物質(zhì)性質(zhì)研究的需要，又體現(xiàn)了環(huán)保的理念。

2 鉛的物理和化學(xué)性質(zhì)

鉛，化學(xué)符號(hào)Pb，原子序數(shù)82，原子量207.2，屬周期系ⅣA族。銀白色金屬，但略帶藍(lán)色，在空氣中失去光澤，變成暗灰色。熔點(diǎn)327.502℃，沸點(diǎn)1740℃，密度11.3437g/cm3，莫氏硬度1.5，很柔軟，金屬鉛有良好的展性，能壓成薄片，但沒(méi)有延性，不能拉成絲。常溫下在干燥的空氣里不會(huì)被氧化，在潮濕的空氣中，易與二氧化碳及水反應(yīng)，在表面形成堿式碳酸鉛薄膜。在加熱時(shí)能與氧、硫、鹵素化合，生成相應(yīng)的化合物。鉛的氧化物主要有3種：氧化鉛（PbO）俗稱密陀僧，有紅色和黃色的兩種變體；二氧化鉛（PbO2）為棕色固體，具有氧化性；四氧化三鉛（Pb3O4）俗稱鉛丹或紅丹，是紅色粉末。氫氧化鉛〔Pb（OH）2〕是兩性氫氧化物，既可溶于酸，又可溶于堿。不與水作用，鉛的氧化態(tài)為+2和+4。鉛及其化合物對(duì)人體有毒，攝取后主要貯存在骨骼內(nèi)，部分取代磷酸鈣中的鈣，不易排出。

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 試劑

Pb3O4（s）、NaHSO3（s）、Na2S2O8（s）、濃HNO3、濃HCl、6mol·L-1HNO3、2mol·L-1NaAc、3mol·L-1H2SO4、0.1mol·L-1KI、1mol·L-1KOH、3%H2O2、蒸餾水、Zn粉、1mol·L-1Na2S、1mol·L-1K2CrO4。

3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與現(xiàn)象

（1）鉛丹（Pb3O4）的化學(xué)組成。

取少量（Pb3O4）（s）放入微型試管中，滴加10滴濃HNO3攪拌。固體由紅色變成黑色，與PbO2比較，顏色一樣，證明固體生成物為PbO2。離心分離，將清液移至1#試管中，并將固體產(chǎn)物洗滌數(shù)次后備用（貯于2#試管中）。

取1#試管中液體一半于3#試管，滴加1mol·L-1Na2S溶液至不再產(chǎn)生沉淀，沉淀物為黑色PbS。

由此可證明Pb3O4的化學(xué)組成為2PbO·PbO2。

（2）Pb的難溶化合物的生成及性質(zhì)。

向2#試管中加入5滴濃HCl，棕黑色的PbO2變成白色物質(zhì)PbCl2，并產(chǎn)生刺激性氣體，用濕潤(rùn)為KI淀粉試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)，說(shuō)明產(chǎn)生了Cl2。再加入過(guò)量2mol·L-1HCl至白色沉淀溶解后，加入幾滴0.1mol·L-1KI溶液產(chǎn)生黃色沉淀（Pbl2），繼續(xù)滴加KI溶液，沉淀溶解。向此溶液中加入K2CrO4溶液生成黃色沉淀。

3.3 分析與討論

（1）1#試管中反應(yīng)為：

Pb3O4與濃HNO3反應(yīng)：

Pb3O4+4HNO3（濃）=PbO2↓（棕黑）+2Pb（NO3）2+2H2O

Pb（NO3）2與Na2S反應(yīng)：

Pb（NO3）2+Na2S=PbS↓+2NaNO3 KSP/PbS=3.4×10-28

（2）2#試管中反應(yīng)為：

PbO2+4HCl（濃）=PbCl2↓+Cl2↑+2H2O

由此反應(yīng)可知白色物質(zhì)為PbCl2，刺激性氣體為Cl2，當(dāng)加入過(guò)量HCl時(shí)PbCl2溶解：

PbCl2+2HCl=H2[PbCl4]

再加KI溶液時(shí)，產(chǎn)生黃色沉淀，因?yàn)镵SP/PbC12=1.6×10-5 KSP/Pbl2=7.1×10-9。

反應(yīng)為：[PbCl4]2-+2I-=Pbl2↓+4C1-

當(dāng)KI過(guò)量時(shí)：Pbl2+2I-=[Pbl4]2-

向[Pbl4]2-溶液中加K2CrO4溶液時(shí)產(chǎn)生黃色沉淀，因?yàn)?/p>

KSP/PbCrO4=2.8×10-13

所以其反應(yīng)為：[Pbl4]2-+CrO=PbCrO4↓+4I-

3.4 結(jié)論與思考

（1）PbCl2、PbI2和PbCrO4在水溶液中的溶解度依次減少：PbCl2>Pbl2>PbCrO4。（2）由實(shí)驗(yàn)可得出[PbCl4]2-和[PbI4]2-不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)變?yōu)楸萈bC1、PbI2離子積更小的不溶物質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 武漢大學(xué).無(wú)機(jī)化學(xué)[M].3版.北京：高等教育出版社.

[2] 武漢大學(xué).分析化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[3] 華彤文，陳景祖.普通化學(xué)原理[M].北京：北京大學(xué)出版社，2005.