Question

已知：Pb的化合價只有+2、+4，且+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃HCl生成Cl₂；PbO₂不穩(wěn)定，隨溫度升高按下列順序逐步分解：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．現(xiàn)將amol PbO₂加熱分解，收集產(chǎn)生的O₂；向加熱后所得固體中加入足量的濃鹽酸，收集產(chǎn)生的Cl₂．加熱反應(yīng)后所得固體中，Pb²⁺占Pb元素的物質(zhì)的量分數(shù)為x；兩步反應(yīng)中收集的O₂和Cl₂的物質(zhì)的量之和為y mol．
試回答下列問題：
（1）試寫出Pb₂O₃與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

（2）通過計算確定y與a、x的函數(shù)關(guān)系式

 

（3）若兩步反應(yīng)中O₂和Cl₂的物質(zhì)的量之比為5：3，則剩余固體中含有的物質(zhì)為

 

；其物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）Pb₂O₃可以寫成 PbO?PbO₂，+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃HCl生成Cl₂，被還原成+2價Pb，生成PbC1₂，反應(yīng)還生成水；
（2）加熱后固體中n（Pb²⁺）=axmol，則n（Pb⁴⁺）=a（1-x）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒表示出n（O₂），n（Cl₂），再根據(jù)二者之和可得y與x的函數(shù)關(guān)系；
（3）根據(jù)（2）中的氧氣、氯氣關(guān)系式計算x的值，進而計算剩余固體中（pb²⁺）：n（pb⁴⁺），據(jù)此確定固體的組成，設(shè)混合物中各組分物質(zhì)的量，再根據(jù)（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）關(guān)系列方程計算各組分物質(zhì)的量之比．

解答： 解：（1）Pb₂O₃可以寫成 PbO?PbO₂，+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃HCl生成Cl₂，被還原成+2價Pb，生成PbC1₂，反應(yīng)還生成水，故與濃鹽酸反應(yīng)方程式為：Pb₂O₃+6HCl（濃）═2PbCl₂+Cl₂↑+3H₂O，
故答案為：Pb₂O₃+6HCl（濃）═2PbCl₂+Cl₂↑+3H₂O；
（2）加熱后固體中n（Pb²⁺）=axmol，則n（Pb⁴⁺）=a（1-x）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，n（O₂）=

axmol×(4-2)

4

=0.5ax mol，n（Cl₂）=

a(1-x)mol×2

2

=a（1-x） mol，則：0.5ax+a（1-x）=y，即y=（1-0.5x）a，
故答案為：y=（1-0.5x）a；
（3）若兩步反應(yīng)中O₂和Cl₂的物質(zhì)的量之比為5：3，則0.5ax：a（1-x）=5：3，解得x=

10

13

，則剩余固體中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═

10

13

：（1-

10

13

）=10：3，
PbO₂不穩(wěn)定逐步分解順序：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．因為Pb的化合價只有+2、+4，所以Pb₂O₃可表示為PbO?PbO₂，Pb₃O₄可表示為2PbO?PbO₂，各氧化物中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）的比值關(guān)系為：
PbO₂中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═0：1
Pb₂O₃中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═1：1
Pb₃O₄中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═2：1
PbO中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═1：0
根據(jù)剩余固體中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═10：3，大于2：1，所以此時剩余固體包括Pb₃O₄、PbO兩種物質(zhì)，
設(shè)剩余固體中Pb₃O₄物質(zhì)的量為a、PbO物質(zhì)的量為b，則n（pb²⁺）=2a+b，n（pb⁴⁺）=a，可得：（2a+b）：a=10：3，解得a：b=3：4，
即n（Pb₃O₄）：n（PbO）=3：4，
故答案為：Pb₃O₄、PbO；n（Pb₃O₄）：n（PbO）=3：4．

點評：本題考查氧化還原方程式書寫及有關(guān)計算，關(guān)鍵是理解氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒守，同時結(jié)合中間值確定反應(yīng)產(chǎn)物，該題對抽象思維能力要求較高，難度較大．