2026年中考化学专题复习教学素材：探究壁画中红铅的变色原因

【教学素材】 探究壁画中红铅的变色原因 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】红铅（Pb3O4）变色是因其在空气、光照及酸性水汽共同作用下，发生氧化还原与碳酸化/水解反应，缓慢转化为白色的碳酸铅（PbCO3）或氢氧化铅（Pb(OH)2），该过程受光照强度‌显著加速，属光催化氧化/碳化反应，非单纯自然老化。 一、核心变色机理 （1）化学本质：红色Pb3O4不稳定，在空气中缓慢反应生成白色难溶物PbCO3和（Pb(OH)2； （2）关键诱因：光照加速分解产氧并促进反应，CO2参与碳酸化，水分/酸性环境促进水解或离子交换； （3）产物特征：PbCO3和（Pb(OH)2均为白色固体，导致视觉上的“褪色”和“发白”。 二、影响因素与实验结论 （1）光照强度：光照越强，变色速率越快；弱光下变化不明显，强光下迅速由红转白。 （2）空气成分接触：需与空气中的二氧化碳‌和水蒸气‌充分接触，二者参与反应生成碳酸铅或氢氧化铅；隔绝二氧化碳可显著延缓变色。 （3）环境酸度（H＋浓度）：环境中H＋浓度越高（如酸性污染物），变色速率越快。 （4）时间：该过程为缓慢的化学老化，暴露时间越长，变色程度越深 三、关键防护措施建议 预防红铅（Pb3O4）变色的核心是隔绝空气（CO2/H2O）并严格避免强光照射，因其变色本质是光照催化下与空气反应生成白色碳酸铅或氢氧化铅。 （1）控制光照：避免阳光直射及闪光灯照射，展览照明需使用低紫外线冷光源并限制照度（光照越强变色越快）。 （2）隔绝空气：密封保存或充入惰性气体（如氮气），阻断与二氧化碳和水蒸气的接触。 （3）环境调控：控制展厅湿度与CO2浓度，保持存放环境干燥、恒温，减少湿度波动以抑制水解反应。 （4）物理隔离：对壁画或油画加装防紫外线玻璃罩，定期监测颜料状态。 【情景创设】阅读下列科普短文，回答问题。 红铅通常指的是铅丹，是一种中国传统的调色材料，表面呈现出深红色，在绘画中，红铅被广泛用于绘制唐卡、装饰陶瓷等。具有柔和的色彩，可用于绘制衣物、圣像等细节，能够增强画面的层次感和视觉效果。 中国古代壁画是中华文明的瑰宝。红铅是壁画中常用的红色颜料，若保存不当，其在空气中会缓慢变成白色。为探究红铅（Pb3O4）的变色原因，研究性学习小组开展实践活动。 【查阅资料】 ①Pb3O4是难溶于水的红色固体，暴露在空气中可转化为PbCO3、Pb(OH)2中的一种或两种；②PbCO3、Pb(OH)2均为难溶于水的白色固体，均能与稀硝酸(HNO3)发生复分解反应。 （1）“Pb3O4是难溶于水的红色固体”描述的是Pb3O4的 （填“物理”或“化学”）性质。 （2）红铅与H2S反应生成黑色固体X，反应的化学方程式为Pb3O4＋4H2S＝3X＋4H2O＋S。其中X的化学式为 ，X在空气中会进一步变成白色。 【活动1】探究红铅变色与光照强度关系 在3支洁净试管中分别加入Pb3O4粉末，控制单一变量进行实验（如下表所示）。 试管编号 I II III 光照强度 弱 较强 强 实验现象 无明显变化 红色粉末少量变白 红色粉末变白 （3）实验过程中，试管应保持敞口状态的理由是 。 （4）该实验可以得出的结论是 。 （5）一定条件下，Pb3O4分解有O2产生。检验O2的方法是 。 【活动2】探究白色固体的组成 取上述试管III中的白色固体进行如下实验： （6）由白色固体M生成气体A的化学方程式为 。 （7）依据上述实验的现象，无法确定白色固体M中是否还含有Pb(OH)2，其理由是 。 （8）基于上述探究，为了更好地保护油画，请你为参观人员提出合理的建议： （至少一条）。 参考答案 （1）物理； （2）PbS； （3）与红铅颜料暴露在空气中的环境一致； （4）光照越强，Pb3O4变色越快； （5）用带火星的木条检验； （6）PbCO3＋2HNO3＝Pb(NO3)2＋H2O＋CO2↑； （7）无论是否含有Pb(OH)2，实验的现象都相同； （8）禁止开闪光灯拍照\密封保存或充入惰性气体（合理即可）。 学科网（北京）股份有限公司 $