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HCl生成Cl₂；PbO₂不穩定，隨溫度升高按下列順序逐步分解：

PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO。

現將a mol PbO₂加熱分解，收集產生的O₂；向加熱后所得固體中加入足量的濃鹽酸，收集產生的Cl₂。加熱反應后所得固體中，Pb²⁺占Pb元素的物質的量分數為x；兩步反應中收集的O₂和Cl₂的物質的量之和為y mol。

試回答下列問題：

(1)試寫出Pb₂O₃與濃鹽酸反應的化學方程式___________________________________。

(2)通過計算確定y與a、x的函數關系式。

(3)若兩步反應中O₂和Cl₂的物質的量之比為5∶3，則剩余固體中含有的物質為____________；其物質的量之比為____________。

Answer 1

(1)Pb₂O₃＋6HCl(濃)====2PbCl₂＋Cl₂↑＋3H₂O

(2)根據題意：分解所得混合物中n(Pb²⁺)=ax mol，n(Pb⁴⁺)=a(1－x) mol

根據電子守恒：n(O₂)=ax/2 mol，n(Cl₂)＝a(1－x) mol

y＝n(O₂)＋n(Cl₂)＝ax/2 mol＋a(1－x) mol＝a(1－x/2) mol

(3) Pb₃O₄、PbO  3∶4

解析：a mol PbO₂加熱分解及向加熱后所得固體中加入足量的濃鹽酸，+4價的Pb均變為Pb²⁺，根據題意：分解所得混合物中n(Pb²⁺)=ax mol、n(Pb⁴⁺)=a(1-x) mol

根據電子守恒：n(O₂)=ax/2 mol、n(Cl₂)＝a(1-x) mol

y＝n(O₂)+n(Cl₂)＝ax/2 mol+a(1-x) mol＝a(1-x/2) mol