铅及其化合物性质解读
时间:2021-06-01 09:20 来源:未知 作者:单莹 点击:次 所属专题： 二氧化铅 铅及其化合物
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铅单质 |
一: 物理性质
铅为暗灰色，重而软的金属，熔点600.7K，沸点2013K，密度11.35g·cm－3，硬度(莫氏)1·5。铅的层性相当好，可轧成极薄的铅箔。铅有极高的锻接性能，但其延展性并不好。
二：化学性质
铅是两性金属，其主要氧化态为＋2和＋4。
(1)与氧，水和二氧化碳的反应：
室温下，铅能与氧，水和二氧化碳的作用，在表面生成一层致密的碱式碳酸铅的保护膜而失去金属光泽。
4Pb ＋ 2O2＋2CO2＋2H2O
2PbCO3·Pb(OH)2↓
在有氧气存在的条件下，铅能与水缓慢反应生成Pb(OH)2。
2Pb ＋ O2＋2H2O2Pb(OH)2
(2)与非金属的反应：
在加热下，铅能与氧，卤素，硫等非金属直接反应：
Pb ＋ X2
PbX2(X=F，Cl，Br，I)
2Pb ＋ O22PbO
Pb ＋ SPbS
(3)与酸的反应：
铅可溶于热的浓盐酸或浓硫酸中，与稀HNO3反应，得到Pb(NO3)2。由于Pb(NO3)2不溶于浓HNO3，Pb不与浓HNO3反应。
Pb ＋ 2HClPbCl2↓＋ H2↑(反应很快终止)
Pb ＋ 4HCl(浓)H2[PbCl4] ＋ H2↑
Pb ＋ H2SO4(稀)PbSO4↓＋ H2↑(反应很快终止)
Pb ＋ 3H2SO4(浓)Pb(HSO4)2＋2SO2↑＋ 2H2O
3Pb ＋ 8HNO3(稀)3Pb(NO3)2＋2NO↑＋ 4H2O
铅在有氧存在的条件下可溶于醋酸，生成易溶的醋酸铅。这也就是用醋酸从含铅矿石中浸取铅的原理。
2Pb ＋ O22PbO
PbO ＋ 2CH3COOHPb(CH3COO)2＋H2O
(4)与碱的反应：
铅能与强碱缓慢地反应得到亚铅酸盐，同时放出H2。
Pb ＋ 2NaOHNa2PbO2＋H2↑
或写成： Pb ＋ NaOH ＋ 2H2ONa[Pb(OH)3] ＋ H2↑
铅的氧化物 |
铅除了有PbO和PbO2以外，还有常见的“混合氧化物”Pb3O4。
一：一氧化铅
一氧化铅PbO俗称“密陀僧”。它是用空气氧化熔融的铅而制得的。它有两种变体：红色四方晶体和黄色正交晶体。在常温下，红色的比较稳定，将黄色PbO在水中煮沸即得红色变体。PbO易溶于醋酸或硝酸得到Pb(II)盐，比较难溶于碱，这说明它偏碱性。PbO用于制铅蓄电池、铅玻璃和铅的化合物。高纯度PbO是制造铅靶彩色电视光导摄像管靶面的关键材料，也是用于激光技术拉制PbO单晶的原料。
二：二氧化铅
PbO2是两性的，不过其酸性大于碱性，与强碱共热可得铅酸盐：
PbO2＋2NaOH ＋ 2H2ONa2Pb(OH)6
Pb(IV)为强氧化剂，例如：
2Mn(NO3)2＋5PbO2＋6HNO32HMnO4＋5Pb(NO3)2＋2H2O
PbO2＋4HClPbCl2＋Cl2↑＋ 2H2O
2PbO2＋2H2SO42PbSO4＋O2↑＋ 2H2O
将PbO2加热，它会逐步转变为铅的低氧化态氧化物：
PbO2
Pb2O3
Pb3O4
PbO
加热PbO2也分解放出O2。当它与可燃物，如磷或硫在一起研磨时即发火，可用于制火柴。
PbO2实际上也是非整比化合物，在它的晶体中氧原子与铅原子的数量比为O:Pb＝1.88而不是2，因为有些应为氧原子占据的位置成为空穴，所以它能导电，用在铅蓄电池中起电极的作用。
三：四氧化三铅
将Pb在纯O2中加热，或者在673～773K间将PbO小心地加热，都可以得到红色的四氧化三铅Pb3O4粉末。这种化合物俗名“铅丹”或“红丹”。在它的晶体中既有Pb(IV)又有Pb(II)，化学式可以写为2PbO·PbO2。但根据其结构它应属于铅酸盐，所以化学式是Pb[PbO4]。
Pb3O4与HNO3反应得到PbO2：
Pb3O4＋4HNO3PbO2↓＋ 2Pb(NO3)2＋2H2O
这个反应也说明了在Pb3O4的晶体中有2/3的Pb(II)和1/3的Pb(IV)。
铅丹用于制铅玻璃和钢材上用的涂料。因为它有氧化性，涂在钢材上有利于钢铁表面的钝化，其防锈蚀效果好，所以被大量地用于油漆船舶和桥梁钢架。
铅的氢氧化物 |
Pb(OH)2具有两性，溶于酸生成铅盐，溶于碱生成亚铅酸盐：
Pb(OH)2＋2HClPbCl2＋2H2O
Pb(OH)2＋NaOHNa[Pb(OH)3]
若将Pb(OH)2在373K脱水，得到红色PbO；如果加热温度低，则得到黄色的PbO。
Pb(OH)2PbO ＋ H2O
铅的卤化物 |
一：四氯化铅
在用盐酸酸化过的PbCl2溶液中通入Cl2，得到黄色液体PbCl4，这种化合物极不稳定，室温下就分解为PbCl2和Cl2。PbBr4和PbI4不容易制得，就是制成了，也会迅速分解。
PbCl4PbCl2＋Cl2
二、二卤化铅
PbCl2难溶于冷水，易溶于热水，也能溶解于盐酸中。
PbCl2＋2HClH2[PbCl4]
PbI2是黄色丝状有亮光的沉淀，易溶于沸水，难溶于冷水，且易溶于KI溶液中。
PbI2＋2KIK2[PbI4]
铅的硫化物 |
PbS为黑色沉淀，其溶度积很小，不溶于稀酸和硫化钠溶液，但能溶于稀HNO3或浓盐酸中。
3PbS ＋ 8H＋＋2NO3－3Pb2＋＋ 3S ＋ 2NO↑＋ 4H2O
PbS ＋ 4HCl(浓)H2S↑＋ H2[PbCl4]
将PbS在空气中煅烧或加氧化剂，如HNO3或H2O2等，它很容易转化为白色的PbSO4。
PbS ＋ 2O2 PbSO4
PbS ＋ 4H2O2PbSO4＋4H2O
铅的含氧酸盐 |
铅的许多化合物难溶于水，有颜色和有毒。它的毒性在于Pb2＋与蛋白质中半胱氨酸的巯基(－SH)反应，生成难溶物。铅盐的性质和用途列于下表中.
含氧酸盐 | 性状和制法 | 主要用途 | |
易 | 硝酸铅 | 无色晶体。由Pb或PbO或PbCO3溶于HNO3得到。 | 用于制取其它铅的化合物 |
醋酸铅 | 无色晶体，俗名“铅糖”，有毒。由PbO溶于醋酸或在通空气(或O2)的条件下，将Pb溶于醋酸得到。 | ||
难 | 硫酸铅 | 白色晶体。由Pb(NO3)2与Na2SO4溶液作用制得。 | 制白色油漆 |
碳酸铅 | 白色晶体，有毒。由可溶性铅盐加NaHCO3或通CO2于碱式醋酸铅溶液转变为碱式碳酸铅2PbCO3.Pb(OH)2，这化合物俗名“铅白”。 | 用于制防锈油漆和陶瓷工业 | |
铬酸铅 | 亮黄色晶体。有毒。加热分解出O2，所以是一种氧化剂。由可溶性铅盐与Na2CrO4反应而得到。 | 为黄色涂料－“铬黄”的主要成分 | |
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