Question

乙二胺四乙酸（EDTA）及其盐是常用于定量检测和分析金属离子的重要试剂．EDTA的阴离子可简写为Y^4-，它与一些金属离子反应生成稳定的金属有机化合物离子：M²⁺+Y^4-=（MY）^2-；M³⁺+Y^4-=（MY）^-．
试根据上述信息，回答下列问题．
（1）（MY）^x- 的结构简式如图，该离子中与金属离子相连接的有6个共价键，则该离子结构中共含有    个五元环．
（2）现称取某铝盐试样0.2500g，将其溶于水后加入0.05000mol•L^-1 EDTA溶液25.00mL，在适当条件下充分反应后，调节溶液的pH为5～6，加入指示剂二甲酚橙，再用0.02000mol•L^-1的Zn（CH₃COO）₂溶液25.00mL 滴定至红色[Zn²⁺遇二甲酚橙所显色，且Zn（CH₃COO）₂易电离]，求该试样中铝元素的质量分数．
（3）按要求回答下列问题：①有一起始含0.01mol•L^-1的M²⁺、0.5mol•L^-1 EDTA（Y^4-）和0.001mol•L^-1的S^2-的溶液，判断在该溶液中能否产生金属硫化物（MS）沉淀．

M^2+	K[（MY）^2-]	Ksp（MS）	填“是”或“否”
Pb^2+	2×10^18	4×10^-26
Cd^2+	2.6×10^16	1×10^-20

②以M²⁺为Cd²⁺为例，写出判断能否产生CdS沉淀的计算过程．    ．

Answer

（1）根据以M原子为共点，在空间范围内找出五元环的数目．
（2）先根据Zn2+的物质的量，利用Zn2++Y4-=（ZnY）2-求出与Zn2+反应的Y4-，再求出与Al3+反应的Y4-，根据Al3++Y4-=（AlY）-求出Al3+的物质的量，最后根据质量百分数的概念求出铝元素的质量分数；
（3）先根据EDTA过量，求出反应生成（MY）2-的物质的量浓度，再根据（MY）2-的平衡，设离解量为x，求出（MY）2-的平衡中各物质的物质的量浓度，根据平衡常数K[（MY）2-]求出x，最后根据c（Cd2+）•c（S2-）与Ksp（CdS）来判断是否形成沉淀．
【解析】
（1）M原子为共点的五元环在空间范围内有5个，故答案为：5；
（2）Zn2++Y4-=（ZnY）2-，
0.02000mol•L-1×0.025L  0.0005mol
所以与Al3+反应的Y4-的物质的量0.05000mol•L-1×0.025L-0.0005mol=0.0007500mol，
              Al3++Y4-=（AlY）-
          0.0007500mol   0.0007500mol
Al3+的物质的量n（Al3）=0.0007500mol，Al3+的质量m（Al3）=0.0007500mol×27g•mol-1=0.02025g，所以w（Al）=×100%=8.100%，故答案为：试样中铝元素的质量分数是8.100%．
（3）①因为EDTA过量许多，若M2+充分反应生成（MY）2-应为0.01 mol•L-1；假设（MY）2-的离解量为x，所以c[（MY2-）]=（0.01-x）mol•L-1，c（M2+）=x mol•L-1，c（Y4-）=（0.49+x）mol•L-1；
因x＜＜0.01，所以 K[（MY）2-]=≈
若M2+=Pb2+
   K[（PbY）2-]==2×1018，解得x≈1.02×10-20mol•L-1；
  c（Pb2+）•c（S2-）=x•c（S2-）=1.02×10-20×0.001=1.02×10-23＞Ksp（PbS），该溶液中能产生金属硫化物（PbS）沉淀．
若M2+=Cd2+：
   K[（CdY）2-]==2.6×1016，解得x≈7.8×10-18mol•L-1；
   c（Cd2+）•c（S2-）=x•c（S2-）=7.8×10-18×0.001=7.8×10-22＜Ksp（CdS），该溶液中不能产生金属硫化物（CdS）沉淀．
故答案为：

M2+ K（MY2-） Ksp（MS） 填“是”或“否”
Pb2+ 2×1018 4×10-26 是
Cd2+ 2.6×1016 1×10-20 否

②因为EDTA过量许多，若Cd2+充分反应生成（MCd）2-应为0.01 mol•L-1；假设（CdY）2-的离解量为x，所以c[（CdY）2-]=（0.01-x）mol•L-1，c（Cd2+）=x mol•L-1，c（Y4-）=（0.49+x）mol•L-1；
因x＜＜0.01，所以K（（CdY）2-）==≈=2.6×1016，
  解得：x≈7.8×10-18；
 c（Cd2+）•c（S2-）=x•c（S2-）=7.8×10-18×0.001=7.8×10-22＜Ksp（CdS），所以不生成沉淀．