Question

已知：Pb的化合價只有+2、+4，且+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃鹽酸生成C1₂；
（1）寫出Pb₃O₄與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式______．
（2）PbO₂不穩(wěn)定，隨溫度升高按下列順序逐步分解：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．若加熱分解后所得到的固體全部為Pb₃O₄，現(xiàn)將a mol PbO₂加熱分解，則加熱過程中放出O₂______L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；
（3）現(xiàn)將1mol PbO₂加熱分解，收集產(chǎn)生的O₂，加熱分解后所得固體中，pb²⁺占Pb元素的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x；再向加熱所得固體中加入足量的濃鹽酸，收集產(chǎn)生的C1₂，收集到O₂和C1₂的物質(zhì)的量之和為y mol．
試回答下列問題：
①確定y與x的函數(shù)關(guān)系式為______．
②若兩步反應(yīng)中O₂和Cl₂的物質(zhì)的量之比為3：5，則剩余固體中含有的物質(zhì)為______，其物質(zhì)的量之比為______．

Answer 1

解：（1）Pb₃O₄中Pb的化合價只有+2、+4，再根據(jù)化合價代數(shù)和等于零，求得Pb的總化合價為+8價，即可確定Pb₃O₄中有一個+4價、有兩個+2價，且+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃鹽酸生成C1₂，本身被還原成+2價Pb，生成PbC1₂，
根據(jù)元素守恒得反應(yīng)物與生成物：Pb₃O₄+HCl（濃）→PbCl₂+Cl₂↑+H₂O，根據(jù)化合價升降法配平該氧化還原反應(yīng)，
Pb₃O₄中一個+4價的Pb降低到+2價，降低2價；HCl（濃）中-1價的Cl上升到0價生成Cl₂，上升1價×2，所以Pb₃O₄和Cl₂前面的計量數(shù)都為1，根據(jù)原子守恒配平其它物質(zhì)前計量數(shù)，得各物質(zhì)前計量數(shù)為1、8、3、1、4，故方程式為Pb₃O₄+8HCl（濃）═3PbCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：Pb₃O₄+8HCl（濃）═3PbCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
（2）根據(jù)題意，確定反應(yīng)物為PbO₂，生成物為Pb₃O₄和O₂，因此方程式為 3PbO₂Pb₃O₄+O₂，
設(shè)生成氧氣物質(zhì)的量為x，
3PbO₂Pb₃O₄+O₂
3mol 1mol
amol x
解得：x═mol
則V（O₂）═mol×22.4L/mol═L，
故答案為：L；
（3）①根據(jù)題意：1mol PbO₂分解所得混合物中n（Pb²⁺）=x mol、n（Pb⁴⁺）=（1-x） mol．在反應(yīng)過程中1mol PbO₂中+4價的Pb具有強氧化性作氧化劑，
+4價的Pb最終全部降低為+2價，
根據(jù)得失電子守恒：先加熱分解生成O₂，得n（O₂）══ mol；
后再與足量的濃鹽酸反應(yīng)生成Cl₂，得n（Cl₂）══（1-x） mol，
則 y═n（O₂）+n（Cl₂）═ mol+（1-x） mol═（1-）mol，
故答案為：y═（1-）mol；
②若兩步反應(yīng)中O₂和Cl₂的物質(zhì)的量之比為3：5，
根據(jù)上述分析：n（O₂）══ mol，n（Cl₂）══（1-x） mol
即 ：（1-x）═3：5，
解得：x═，
則剩余固體中含pb²⁺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，含pb⁴⁺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，即n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═6：5，
由題意，PbO₂不穩(wěn)定逐步分解順序：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．因為Pb的化合價只有+2、+4，所以Pb₂O₃可表示為
PbO?PbO₂，Pb₃O₄可表示為2PbO?PbO₂，各氧化物中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）的比值關(guān)系為：
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
根據(jù)剩余固體中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═6：5，介于1：1和2：1之間，可推出剩余固體中所含物質(zhì)為Pb₂O₃、Pb₃O₄．
設(shè)剩余固體中Pb₂O₃物質(zhì)的量為a、Pb₃O₄物質(zhì)的量為b，
得n（pb²⁺）═a+2b，n（pb⁴⁺）═a+b，
則（a+2b）：（a+b）═6：5
解得a：b═4：1，即（Pb₂O₃）：（Pb₃O₄）═4：1，
故答案為：Pb₂O₃、Pb₃O₄；4：1．
分析：（1）Pb₃O₄中+4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃鹽酸，+4價的Pb被濃鹽酸還原成+2價，確定生成物PbC1₂、C1₂、H₂O，再配平可得化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)題意，確定反應(yīng)物為PbO₂，生成物為Pb₃O₄和O₂，寫出方程式，再利用方程式進(jìn)行計算求解；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)電子得失守恒求出n（O₂）、n（Cl₂），即得y與x的函數(shù)關(guān)系．根據(jù)兩步反應(yīng)中O₂和Cl₂的物質(zhì)的量之比為3：5，求出x的值，確定出
n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）的比值，再設(shè)法求解．
點評：本題考查氧化還原反應(yīng)知識，利用化合價升降法配平，抓住本質(zhì)電子的得失守恒是解題的關(guān)鍵，同時結(jié)合中間值確定反應(yīng)產(chǎn)物．該題對抽象思維能力要求較高，很容易感覺無從下筆，難度較大．