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Y4-，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++Y4-=（MY）2-；M3++Y4-=（MY）-．

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．

M2+	K[（MY）2-]	Ksp（MS）	填“是”或“否”
Pb2+	2×1018	4×10-26
Cd2+	2.6×1016	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．

因为EDTA过量许多，若Cd²⁺充分反应生成（MCd）^2-应为0.01mol•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⁺）=xmol•L^-1，c（Y^4-）=（0.49+x）mol•L^-1；
因x＜＜0.01，所以K（（CdY）^2-）=(C((CdY)2−))/(c(Cd2+)×c(Y4−))=(0.01−x)/(x×(0.49+x))≈(0.01)/(0.49x)=2.6×10¹⁶，
解得：x≈7.8×10^-18；
c（Cd²⁺）•c（S^2-）=x•c（S^2-）=7.8×10^-18×0.001=7.8×10^-22＜K_sp（CdS），所以不生成沉淀．

因为EDTA过量许多，若Cd²⁺充分反应生成（MCd）^2-应为0.01mol•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⁺）=xmol•L^-1，c（Y^4-）=（0.49+x）mol•L^-1；
因x＜＜0.01，所以K（（CdY）^2-）=(C((CdY)2−))/(c(Cd2+)×c(Y4−))=(0.01−x)/(x×(0.49+x))≈(0.01)/(0.49x)=2.6×10¹⁶，
解得：x≈7.8×10^-18；
c（Cd²⁺）•c（S^2-）=x•c（S^2-）=7.8×10^-18×0.001=7.8×10^-22＜K_sp（CdS），所以不生成沉淀．

．

Answer 1

（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⁺+Y^4-=（ZnY）^2-，
0.02000mol•L^-1×0.025L  0.0005mol
所以与Al³⁺反应的Y^4-的物质的量0.05000mol•L^-1×0.025L-0.0005mol=0.0007500mol，
              Al³⁺+Y^4-=（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）=(0.02025g)/(0.25g)×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[（MY^2-）]=（0.01-x）mol•L^-1，c（M²⁺）=x mol•L^-1，c（Y^4-）=（0.49+x）mol•L^-1；
因x＜＜0.01，所以 K[（MY）^2-]=(c[(MY)2−])/(c(M2+)c(Y4−))＝(0.01−x)/(x(0.49+x))≈(0.01)/(0.49x)
若M²⁺=Pb²⁺
   K[（PbY）^2-]=(0.01)/(0.49x)=2×10¹⁸，解得x≈1.02×10^-20mol•L^-1；
  c（Pb²⁺）•c（S^2-）=x•c（S^2-）=1.02×10^-20×0.001=1.02×10^-23＞K_sp（PbS），该溶液中能产生金属硫化物（PbS）沉淀．
若M²⁺=Cd²⁺：
   K[（CdY）^2-]=(0.01)/(0.49x)=2.6×10¹⁶，解得x≈7.8×10^-18mol•L^-1；
   c（Cd²⁺）•c（S^2-）=x•c（S^2-）=7.8×10^-18×0.001=7.8×10^-22＜K_sp（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（Y^4-）=（0.49+x）mol•L^-1；
因x＜＜0.01，所以K（（CdY）^2-）=(C((CdY)2−))/(c(Cd2+)×c(Y4−))=(0.01−x)/(x×(0.49+x))≈(0.01)/(0.49x)=2.6×10¹⁶，
  解得：x≈7.8×10^-18；
 c（Cd²⁺）•c（S^2-）=x•c（S^2-）=7.8×10^-18×0.001=7.8×10^-22＜K_sp（CdS），所以不生成沉淀．