Question

（6分）

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【解析】

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：

⑴试写出Pb2O3与浓盐酸反应的化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

⑵通过计算确定y与a、x的函数关系式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

⑶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

（1）Pb2O3+6HCl =2PbCl2+Cl2+3H2O

（2）y=(1—0.5x)a （3）Pb3O4 PbO 3:4

【解析】

试题分析：（1）Pb的化合价有＋2、＋4，＋4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓HCl生成Cl2，本身被还原为＋2价的Pb，根据元素守恒得反应物与生成物并根据化合价升降法配平即得。

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

在反应过程中1mol PbO2中Pb4＋全部降低为Pb2＋，

根据得失电子守恒：n(O2)=2x/4×a=0.5xa mol，

再与足量的浓盐酸反应生成氯气，得n(Cl2)=a×[(1-x) ×2/2]= a(1-x) mol，

y = n(O2)+ n(Cl2)= (1—0.5x)a

（3） 若两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为5∶3，带入（2）中式子可得x=10/13，则剩余固体中Pb2＋的物质的量的分数为10/13，Pb4＋的物质的量分数为3/13，即n Pb2＋/ n Pb4＋=10:3。

由题意，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，介于3：1和4：1之间，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，

得n（pb2+）═2a+b，n（pb4+）═a，

则（2a+b）：a═10：3

解得a：b═3：4，即Pb3O4：PbO=3：4，

故答案为：Pb3O4、PbO；3：4．

考点：常见金属单质及化合物的性质的综合运用。