Question

已知：Pb的化合价只有+2、+4，且+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓HCl生成Cl₂；PbO₂不稳定，随温度升高按下列顺序逐步分解：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．现将amol PbO₂加热分解，收集产生的O₂；向加热后所得固体中加入足量的浓盐酸，收集产生的Cl₂．加热反应后所得固体中，Pb²⁺占Pb元素的物质的量分数为x；两步反应中收集的O₂和Cl₂的物质的量之和为y mol．
试回答下列问题：
（1）试写出Pb₂O₃与浓盐酸反应的化学方程式

 

（2）通过计算确定y与a、x的函数关系式

 

（3）若两步反应中O₂和Cl₂的物质的量之比为5：3，则剩余固体中含有的物质为

 

；其物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）Pb₂O₃可以写成 PbO?PbO₂，+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓HCl生成Cl₂，被还原成+2价Pb，生成PbC1₂，反应还生成水；
（2）加热后固体中n（Pb²⁺）=axmol，则n（Pb⁴⁺）=a（1-x）mol，根据电子转移守恒表示出n（O₂），n（Cl₂），再根据二者之和可得y与x的函数关系；
（3）根据（2）中的氧气、氯气关系式计算x的值，进而计算剩余固体中（pb²⁺）：n（pb⁴⁺），据此确定固体的组成，设混合物中各组分物质的量，再根据（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）关系列方程计算各组分物质的量之比．

解答： 解：（1）Pb₂O₃可以写成 PbO?PbO₂，+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓HCl生成Cl₂，被还原成+2价Pb，生成PbC1₂，反应还生成水，故与浓盐酸反应方程式为：Pb₂O₃+6HCl（浓）═2PbCl₂+Cl₂↑+3H₂O，
故答案为：Pb₂O₃+6HCl（浓）═2PbCl₂+Cl₂↑+3H₂O；
（2）加热后固体中n（Pb²⁺）=axmol，则n（Pb⁴⁺）=a（1-x）mol，根据电子转移守恒，n（O₂）=

axmol×(4-2)

4

=0.5ax mol，n（Cl₂）=

a(1-x)mol×2

2

=a（1-x） mol，则：0.5ax+a（1-x）=y，即y=（1-0.5x）a，
故答案为：y=（1-0.5x）a；
（3）若两步反应中O₂和Cl₂的物质的量之比为5：3，则0.5ax：a（1-x）=5：3，解得x=

10

13

，则剩余固体中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═

10

13

：（1-

10

13

）=10：3，
PbO₂不稳定逐步分解顺序：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．因为Pb的化合价只有+2、+4，所以Pb₂O₃可表示为PbO?PbO₂，Pb₃O₄可表示为2PbO?PbO₂，各氧化物中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）的比值关系为：
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
根据剩余固体中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═10：3，大于2：1，所以此时剩余固体包括Pb₃O₄、PbO两种物质，
设剩余固体中Pb₃O₄物质的量为a、PbO物质的量为b，则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，
故答案为：Pb₃O₄、PbO；n（Pb₃O₄）：n（PbO）=3：4．

点评：本题考查氧化还原方程式书写及有关计算，关键是理解氧化还原反应中电子转移守恒守，同时结合中间值确定反应产物，该题对抽象思维能力要求较高，难度较大．