Question

（6分）

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【解析】

PbO2→Pb2O3→Pb3O4→PbO。

現將amol PbO2加熱分解，收集產生的O2；向加熱后所得固體中加入足量的濃鹽酸，收集產生的Cl2。加熱反應后所得固體中，Pb2＋占Pb元素的物質的量分數為x；兩步反應中收集的O2和Cl2的物質的量之和為y mol。

試回答下列問題：

⑴試寫出Pb2O3與濃鹽酸反應的化學方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

⑵通過計算確定y與a、x的函數關系式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

⑶若兩步反應中O2和Cl2的物質的量之比為5∶3，則剩余固體中含有的物質為＿＿＿＿；其物質的量之比為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

 

Answer 1

（1）Pb2O3+6HCl =2PbCl2+Cl2+3H2O

（2）y=(1—0.5x)a （3）Pb3O4 PbO 3:4

【解析】

試題分析：（1）Pb的化合價有＋2、＋4，＋4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃HCl生成Cl2，本身被還原為＋2價的Pb，根據元素守恒得反應物與生成物并根據化合價升降法配平即得。

（2）根據題意得：1mol PbO2分解得到的混合物中n Pb2＋=x mol，n Pb4＋=(1-x)mol。

在反應過程中1mol PbO2中Pb4＋全部降低為Pb2＋，

根據得失電子守恒：n(O2)=2x/4×a=0.5xa mol，

再與足量的濃鹽酸反應生成氯氣，得n(Cl2)=a×[(1-x) ×2/2]= a(1-x) mol，

y = n(O2)+ n(Cl2)= (1—0.5x)a

（3） 若兩步反應中O2和Cl2的物質的量之比為5∶3，帶入（2）中式子可得x=10/13，則剩余固體中Pb2＋的物質的量的分數為10/13，Pb4＋的物質的量分數為3/13，即n Pb2＋/ n Pb4＋=10:3。

由題意，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 

根據剩余固體中n（pb2+）：n（pb4+）═10：3，介于3：1和4：1之間，所以此時剩余固體包括Pb3O4、PbO兩種物質

設剩余固體中Pb3O4物質的量為a、PbO物質的量為b，

得n（pb2+）═2a+b，n（pb4+）═a，

則（2a+b）：a═10：3

解得a：b═3：4，即Pb3O4：PbO=3：4，

故答案為：Pb3O4、PbO；3：4．

考點：常見金屬單質及化合物的性質的綜合運用。