Question

铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：

(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第________周期，第________族；PbO₂的酸性比CO₂的酸性________(填“强”或“弱”)。

(2)PbO₂与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为________________。

(3)PbO₂可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为______________；PbO₂也可以通过石墨为电极，Pb(NO₃)₂和Cu(NO₃)₂的混合溶液为电解___，阴极上观察到的现象是________________；若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极发生的电极反应式为_______，这样做的主要缺点是________。

(4)PbO₂在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为PbO_x或mPbO₂·nPbO，列式计算x值和mn值________。

Answer 1

解析　(1)碳在元素周期表中位于第二周期第ⅣA族，铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层，故铅在元素周期表的位置为第六周期第ⅣA族；铅位于碳的下方，同主族元素由上到下，非金属性逐渐减弱，故PbO₂的酸性比CO₂的酸性弱。

(2)PbO₂中的Pb为＋4价，Pb为＋2价时相对稳定，故PbO₂中的Pb具有强氧化性，能发生类似MnO₂与浓盐酸的反应，将Cl^－氧化为Cl₂，故反应方程式为PbO₂＋4HCl(浓)PbCl₂＋Cl₂↑＋2H₂O。

(3)由PbO和NaClO反应制PbO₂，PbO→PbO₂，Pb的化合价升高，则NaClO作氧化剂，本身被还原为NaCl，故离子方程式为PbO＋ClO^－===PbO₂＋Cl^－；石墨为电极，电解Pb(NO₃)₂和Cu(NO₃)₂的混合液制PbO₂，则Pb^2＋应在阳极发生氧化反应得到PbO₂，故阳极电极反应式为Pb^2＋＋2H₂O－2e^－===PbO₂＋4H^＋；阴极上阳离子反应，阳离子有Pb^2＋、Cu^2＋、H^＋，根据阳离子放电顺序，应为Cu^2＋＋2e^－===Cu，而生成的金属Cu会覆在石墨电极上，故阴极观察到的现象为石墨上包上铜镀层，若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极Pb^2＋放电，生成金属Pb，Pb^2＋＋2e^－===Pb，这样Pb^2＋被消耗不能生成PbO₂，降低了Pb^2＋的利用率。

(4)根据PbO₂PbO_x＋O₂↑(注PbO₂相对分子质量为239)

由×32＝239×4.0%

得x＝2－≈1.4

根据mPbO₂·nPbO

得＝1.4　＝＝。

答案　(1)六　ⅣA　弱

(2)PbO₂＋4HCl(浓)PbCl₂＋Cl₂↑＋2H₂O

(3)PbO＋ClO^－===PbO₂＋Cl^－　Pb^2＋＋2H₂O－2e^－===PbO₂＋4H^＋　石墨上包上铜镀层　Pb^2＋＋2e^－===Pb　不能有效利用Pb^2＋

(4)根据PbO₂PbO_x＋()O₂↑，有×32＝239×4.0%，x＝2－(239×4.0%/16)＝1.4，根据mPbO₂·nPbO，＝1.4，m:n＝