Question

2．PbO₂受热分解为Pb的+4和+2价的混合氧化物，+4价的Pb能氧化浓盐酸生成Cl₂；现将1mol PbO₂加热分解得到O₂，向剩余固体中加入足量的浓盐酸得到Cl₂，O₂和Cl₂的物质的量之比为1：1，则剩余固体的组成及物质的量比可能是（　　）

• A． 1：2：1混合的PbO₂、Pb₃O₄、PbO
• B． 1：3：2混合的PbO₂、Pb₃O₄、PbO
• C． 1：1：1混合的PbO₂、Pb₃O₄、PbO
• D． 2：1：1混合的PbO₂、Pb3O₄、PbO

Answer 1

分析 PbO₂受热分解得到氧气和铅的氧化物的混合物（Pb为+4、+2价），该混合物再与盐酸作用时，+4价Pb还原为+2价，Cl^-被氧化为Cl₂，此时得到溶液为PbCl₂溶液，利用“电子转移守恒”知1molPbO₂在上述转化过程中共转移2mole^-，设该过程得到O₂的物质的量为xmol，则Cl₂的物质的量为xmol，利用电子转移守恒计算x的值，进而确定PbO₂加热分解后的物质中n（Pb）：n（O），据此判断．

解答 解：解法一．PbO₂受热分解得到氧气和铅的氧化物的混合物（Pb为+4、+2价），该混合物再与盐酸作用时，+4价Pb还原为+2价，Cl^-被氧化为Cl₂，此时得到溶液为PbCl₂溶液，利用“电子转移守恒”知1molPbO₂在上述转化过程中共转移电子为1mol×（4-2）=2mol，
设该过程得到O₂的物质的量为xmol，
则Cl₂的物质的量为xmol，
利用电子转移守恒有：x×4+x×2=2，
解得x=$\frac{1}{3}$，
故1mol PbO₂在受热分解过程中产生O₂为$\frac{1}{3}$mol，
利用原子守恒可知受热后的剩余固体中n（O）=2mol-$\frac{1}{3}$mol×2=$\frac{4}{3}$mol，
所以剩余固体中n（Pb）：n（O）=1mol：$\frac{4}{3}$mol=3：4，
A、1：2：1混合的PbO₂、Pb₃O₄、PbO，n（Pb）：n（O）=（1+6+1）：（2+8+1）=8：11，故A错误；
B、1：3：2混合的PbO₂、Pb₃O₄、PbO，n（Pb）：n（O）=（1+9+2）：（2+12+2）=3：4，故B正确；
C、1：1：1混合的PbO₂、Pb₃O₄、PbO，n（Pb）：n（O）=（1+3+1）：（2+4+1）=5：7，故C错误；
D、2：1：1混合的PbO₂、Pb3O₄、PbO，n（Pb）：n（O）=（4+3+1）：（4+4+1）=8：9，故D错误；
故选：B．
解法二：PbO₂受热分解产生的二价Pb和O₂的关系为：2PbO～O₂，四价Pb和浓盐酸反应产生Cl₂，根据电子守恒可列式PbO₂～Cl₂，已知：O₂和Cl₂的物质的量之比为1：1，则PbO：PbO₂=2：1，根据选项分析，B符合题意；
故选B．

点评 本题通过元素化合物转化考查氧化还原反应计算、分析推理能力，根据电子转移守恒来分析解答即可，难度中等．