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：
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，Pb^2＋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

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 Pb^2＋="x" mol，n Pb^4＋=(1-x)mol。
在反应过程中1mol PbO₂中Pb^4＋全部降低为Pb^2＋，
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Pb^2＋的物质的量的分数为10/13，Pb^4＋的物质的量分数为3/13，即n Pb^2＋/ n Pb^4＋=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．