Question

【題目】鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設備及X射線防護材料，已知Pb的化合價只有0、+2、+4�；卮鹣铝袉栴}：

（1）PbO2和PbO的混合物中，Pb和O的物質的量之比為8：11，則混合物中，PbO2和PbO的物質的量之比為___。

（2）用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質量為8.0g，則此鉛氧化物的化學式可表示為___。

（3）PbO2具有強氧化性，能氧化濃HCl生成Cl2，+4價的Pb被還原成+2價的Pb，+2價的Pb不具備該性質，據下列信息回答問題：①將amolPbO2加熱分解一段時間，生成PbO和O2；②將①所得固體加入足量的濃鹽酸，收集產生的Cl2；已知在①加熱一段時間后剩余的固體中，+2價的Pb占鉛元素質量分數為x；則反應過程中生成的氧氣和氯氣物質的量總和是多少___？

（4）PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如圖所示，已知失重曲線上的a點為樣品失重4.0%（（即樣品起始質量—a點固體質量）/樣品起始質量×100%）的殘留固體。若a點固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO，列式計算x值和m：n值___、___。

Answer 1

【答案】3：5 Pb3O4和PbO2·2PbO a(1-)mol x=1.4 m：n=2：3

【解析】

(1)設混合物中PbO2和PbO的物質的量分別為xmol和ymol，然后根據鉛和氧的物質的量之比求解；

(2)沉淀干燥后質量8.0g為CaCO3的質量，據此求出CO2的物質的量，根據CO2的物質的量計算出鉛氧化物中氧原子的物質的量及氧元素的質量，再計算出鉛元素的質量即鉛原子的物質的量，據此書寫化學式；

(3)根據氧化還原反應的本質電子得失守恒求出n(O2)、n(Cl2)，即得生成的氧氣和氯氣物質的量總和x的函數關系；

(4)若a點固體組成表示為PbOx，根據PbO2PbOx+O2↑列方程計算x的值；若組成表示為mPbO2nPbO，則O原子與Pb原子的比值為x，據此計算解答。

(1)設混合物中PbO2和PbO的物質的量分別為xmol和ymol，則(x+y)：(2x+y)＝8：11，解之得x：y＝3：5；

(2)沉淀干燥后質量8.0g為碳酸鈣質量，所以碳酸鈣的物質的量為。氧化物中的氧原子被CO奪取生成CO2。根據碳元素、氧元素守恒，可知CO～O～CO2～CaCO3，所以鉛氧化物中的氧原子的物質的量為0.08mol。氧元素的質量為0.08mol×16g/mol＝1.28g，所以鉛氧化物中的鉛元素的質量為13.7g﹣1.28g＝12.42g，鉛原子的物質的量為＝0.06mol。所以鉛氧化物中鉛原子與氧原子的物質的量之比為0.06mol：0.08mol＝3：4，則此鉛氧化物的化學式可表示為Pb3O4和PbO2·2PbO；

(3)根據題意：amolPbO2分解所得混合物中n(Pb2+)＝axmol、n(Pb4+)＝(1-x)amol。在反應過程中amolPbO2中+4價的Pb具有強氧化性作氧化劑，+4價的Pb最終全部降低為+2價。根據得失電子守恒：先加熱分解生成O2，Pb的化合價從＋4降低到＋2，n(Pb2+)＝axmol，則得到電子的物質的量為2axmol；O的化合價從－2升高到0，生成1molO2需要失去4mol電子，得n(O2)＝amol＝amol。后再與足量的濃鹽酸反應生成Cl2，剩余的Pb(4價)全部轉化為＋2價，n(Pb4+)＝(1-x)amol，則得到電子的物質的量為2(1-x)amol，生成1molCl2，需要轉移2mol電子，得n(Cl2)＝mol＝(1-x)amol，所以n(O2)+n(Cl2)＝amol+(1-x)amol＝(1-)amol；

(4)若a點固體組成表示為PbOx，根據PbO2PbOx+O2↑有：×32＝239×4.0%，解得x＝1.4，若組成表示為mPbO2nPbO，則O原子與Pb原子的比值為x，則＝1.4，整理得m：n＝2：3。