Question

19．已知铅元素只有0、+2、+4三种价态，PbO₂为棕褐色粉末，不溶于水．工业上用PbO₂来制备KClO₄的工业流程如图1．
（1）滤液I的主要溶质为Pb（NO₃）₂和NaC1O₄
①实验室进行“过滤”操作使用的玻璃仪器主要有漏斗、烧杯和玻璃棒，过滤得到滤液I的同时得到的滤渣的化学式为PbO₂．
②写出NaClO₃、PbO₂、HNO₃反应的化学方程式：NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O+NaC1O₄．
③写出滤液I与KNO₃发生反应制备KC1O₄的化学方程式NaClO₄+KNO₃=NaNO₃+KC1O₄，该反应的基本反应类型是复分解反应．
（2）PbO₂会随溫度升高逐步分解，称取23.9 gPbO₂，其受热分解过程中各物质的质量随温度的变化如（图2）所示．

①370℃时得到的A达到最多，A的化学式为Pb₂O₃，530℃时得到的B达到最多，B 的化学式为Pb₃O₄
②若在某溫度下测得剩余固体的质量为22.94g，则该温度下PbO₂分解所得固体产物的组成为Pb₂O₃和Pb₃O₄（提示：是混和物，要按生成的顺序写两个化学式，后面一问的质量比也按此序，不得颠倒），其质量之比为476：671．（写出计算过程，另外本题计算过程保留有效数字不同，计算结果也就不同）

Answer 1

分析 根据给出的转化关系对应的过程分析每个对应的问题，或者直接分析每个问题，从给出的信息中找对应的信息．

解答 解：
（1）
①实验室进行“过滤”操作使用的玻璃仪器主要有漏斗、烧杯和玻璃棒．由于加入的PbO₂是过量的，所以过滤得到滤液I的同时得到的滤渣是剩余的PbO₂，其化学式为PbO₂．
②由于滤液I的主要溶质为Pb（NO₃）₂和NaC1O₄，应该是NaClO₃、PbO₂、HNO₃反应生成的Pb（NO₃）₂和NaC1O₄，可能还有其他生成物，先假设该反应为NaClO₃+PbO₂+HNO₃→Pb（NO₃）₂+？+NaC1O₄．先简单配平为NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+？+NaC1O₄．可知还缺少2个氢原子和1个氧原子，所以生成物还有水，对应的化学方程式为NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O+NaC1O₄．
③滤液I与KNO₃发生反应制备KC1O₄的，滤液I的主要溶质为Pb（NO₃）₂和NaC1O₄，根据制备KC1O₄可知，NaC1O₄参与反应，所以是NaC1O₄和KNO₃反应生成KC1O₄，则对应的化学方程式为NaClO₄+KNO₃=NaNO₃+KC1O₄（本题无法写出沉淀符号，只能是溶解度相对大小，可能在给定物质中KC1O₄的溶解度最小而发生的反应）．为两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物，所以该反应为复分解反应．
（2）该转化关系应该首先读懂，290℃～370℃是PbO₂会逐渐减少，到370℃是为零，而A物质从290℃到370℃逐渐增加，到370℃达到最大．而370℃～530℃，是A物质逐渐减少，而B物质逐渐增加．后续也是如此．
23.9 gPbO₂，其中铅元素的质量为23.9g×$\frac{207}{207+16×2}$×100%=20.7g
①370℃时得到的A达到最多，A中含有的铅元素的质量为20.7g，而氧元素的质量为23.1g-20.7g=2.4g，则A中铅原子和氧原子个数比为$\frac{20.7g}{207}$：$\frac{2.4g}{16}$=2：3，所以A的化学式为 Pb₂O₃．530℃时得到的B达到最多，B中含有的铅元素的质量为20.7g，而氧元素的质量为22.83g-20.7g=2.13g，则A中铅原子和氧原子个数比为$\frac{20.7g}{207}$：$\frac{2.13g}{16}$=3：4，所以B 的化学式为 Pb₃O₄．
②若在某溫度下测得剩余固体的质量为22.94g，根据22.94g介于23.1g和22.83g之间，温度介于370℃～530℃之间，是Pb₂O₃逐渐分解生成Pb₃O₄的过程，所以有剩余的Pb₂O₃和生成的Pb₃O₄，所以此时得到的固体为Pb₂O₃和Pb₃O₄．
设混合物中Pb₂O₃的质量为x，则 Pb₃O₄的质量为22.94g-x．
由于过程中铅元素依旧为20.7g
则有$\frac{207×2}{207×2+16×3}$×100%×x+$\frac{207×3}{207×3+16×4}$×100%×（22.94g-x）=20.7g
x=9.52g
则 Pb₃O₄的质量为13.42g
所以 Pb₂O₃和Pb₃O₄的质量比为476：671（本题计算中保留有效数字影响最终计算结合，所以答案应该是大概范围）．
故答案为：
（1）①玻璃棒； PbO₂．
②NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O+NaC1O₄．
③NaClO₄+KNO₃=NaNO₃+KC1O₄； 复分解．
（2）①Pb₂O₃；Pb₃O₄．
②Pb₂O₃和Pb₃O₄； 476：671．

点评 读图，从中获得解答题目所需的信息，所以在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息扑捉的有效性．解答的问题实际上与复杂的转化图相比，其实很简单很基础，或者可以说转化图提供的是情境，考查基本知识．