题目内容
已知：Pb的化合价只有+2、+4，且+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓盐酸生成C12；
（1）写出Pb3O4与浓盐酸反应的化学方程式
（2）PbO2不稳定，随温度升高按下列顺序逐步分解：PbO2→Pb2O3→Pb3O4→PbO．若加热分解后所得到的固体全部为Pb3O4，现将a mol PbO2加热分解，则加热过程中放出O2
L
LL（标准状况下）；
（3）现将1mol PbO2加热分解，收集产生的O2，加热分解后所得固体中，pb2+占Pb元素的物质的量分数为x；再向加热所得固体中加入足量的浓盐酸，收集产生的C12，收集到O2和C12的物质的量之和为y mol．
试回答下列问题：
①确定y与x的函数关系式为
②若两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为3：5，则剩余固体中含有的物质为
（1）写出Pb3O4与浓盐酸反应的化学方程式
Pb3O4+8HCl（浓）═3PbCl2+Cl2↑+4H2O
Pb3O4+8HCl（浓）═3PbCl2+Cl2↑+4H2O
．（2）PbO2不稳定，随温度升高按下列顺序逐步分解：PbO2→Pb2O3→Pb3O4→PbO．若加热分解后所得到的固体全部为Pb3O4，现将a mol PbO2加热分解，则加热过程中放出O2
| 22.4a |
| 3 |
| 22.4a |
| 3 |
（3）现将1mol PbO2加热分解，收集产生的O2，加热分解后所得固体中，pb2+占Pb元素的物质的量分数为x；再向加热所得固体中加入足量的浓盐酸，收集产生的C12，收集到O2和C12的物质的量之和为y mol．
试回答下列问题：
①确定y与x的函数关系式为
y═（1-
）mol
| x |
| 2 |
y═（1-
）mol
．| x |
| 2 |
②若两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为3：5，则剩余固体中含有的物质为
Pb2O3、Pb3O4
Pb2O3、Pb3O4
，其物质的量之比为4：1
4：1
．分析：（1）Pb3O4中+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓盐酸，+4价的Pb被浓盐酸还原成+2价，确定生成物PbC12、C12、H2O，再配平可得化学方程式；
（2）根据题意，确定反应物为PbO2，生成物为Pb3O4和O2，写出方程式，再利用方程式进行计算求解；
（3）根据氧化还原反应的本质电子得失守恒求出n（O2）、n（Cl2），即得y与x的函数关系．根据两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为3：5，求出x的值，确定出
n（pb2+）：n（pb4+）的比值，再设法求解．
（2）根据题意，确定反应物为PbO2，生成物为Pb3O4和O2，写出方程式，再利用方程式进行计算求解；
（3）根据氧化还原反应的本质电子得失守恒求出n（O2）、n（Cl2），即得y与x的函数关系．根据两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为3：5，求出x的值，确定出
n（pb2+）：n（pb4+）的比值，再设法求解．
解答：解：（1）Pb3O4中Pb的化合价只有+2、+4，再根据化合价代数和等于零，求得Pb的总化合价为+8价，即可确定Pb3O4中有一个+4价、有两个+2价，且+4价的Pb具有强氧化性，能氧化浓盐酸生成C12，本身被还原成+2价Pb，生成PbC12，
根据元素守恒得反应物与生成物：Pb3O4+HCl（浓）→PbCl2+Cl2↑+H2O，根据化合价升降法配平该氧化还原反应，
Pb3O4中一个+4价的Pb降低到+2价，降低2价；HCl（浓）中-1价的Cl上升到0价生成Cl2，上升1价×2，所以Pb3O4和Cl2前面的计量数都为1，根据原子守恒配平其它物质前计量数，得各物质前计量数为1、8、3、1、4，故方程式为Pb3O4+8HCl（浓）═3PbCl2+Cl2↑+4H2O，
故答案为：Pb3O4+8HCl（浓）═3PbCl2+Cl2↑+4H2O；
（2）根据题意，确定反应物为PbO2，生成物为Pb3O4和O2，因此方程式为 3PbO2
Pb3O4+O2，
设生成氧气物质的量为x，
3PbO2
Pb3O4+O2
3mol 1mol
amol x
解得：x═
mol
则V（O2）═
mol×22.4L/mol═
L，
故答案为：
L；
（3）①根据题意：1mol PbO2分解所得混合物中n（Pb2+）=x mol、n（Pb4+）=（1-x） mol．在反应过程中1mol PbO2中+4价的Pb具有强氧化性作氧化剂，
+4价的Pb最终全部降低为+2价，
根据得失电子守恒：先加热分解生成O2，得n（O2）═
═
mol；
后再与足量的浓盐酸反应生成Cl2，得n（Cl2）═
═（1-x） mol，
则 y═n（O2）+n（Cl2）═
mol+（1-x） mol═（1-
）mol，
故答案为：y═（1-
）mol；
②若两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为3：5，
根据上述分析：n（O2）═
═
mol，n（Cl2）═
═（1-x） mol
即
：（1-x）═3：5，
解得：x═
，
则剩余固体中含pb2+的物质的量分数为
，含pb4+的物质的量分数为
，即n（pb2+）：n（pb4+）═6：5，
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+）═6：5，介于1：1和2：1之间，可推出剩余固体中所含物质为Pb2O3、Pb3O4．
设剩余固体中Pb2O3物质的量为a、Pb3O4物质的量为b，
得n（pb2+）═a+2b，n（pb4+）═a+b，
则（a+2b）：（a+b）═6：5
解得a：b═4：1，即（Pb2O3）：（Pb3O4）═4：1，
故答案为：Pb2O3、Pb3O4；4：1．
根据元素守恒得反应物与生成物：Pb3O4+HCl（浓）→PbCl2+Cl2↑+H2O，根据化合价升降法配平该氧化还原反应，
Pb3O4中一个+4价的Pb降低到+2价，降低2价；HCl（浓）中-1价的Cl上升到0价生成Cl2，上升1价×2，所以Pb3O4和Cl2前面的计量数都为1，根据原子守恒配平其它物质前计量数，得各物质前计量数为1、8、3、1、4，故方程式为Pb3O4+8HCl（浓）═3PbCl2+Cl2↑+4H2O，
故答案为：Pb3O4+8HCl（浓）═3PbCl2+Cl2↑+4H2O；
（2）根据题意，确定反应物为PbO2，生成物为Pb3O4和O2，因此方程式为 3PbO2
| ||
设生成氧气物质的量为x，
3PbO2
| ||
3mol 1mol
amol x
解得：x═
| a |
| 3 |
则V（O2）═
| a |
| 3 |
| 22.4a |
| 3 |
故答案为：
| 22.4a |
| 3 |
（3）①根据题意：1mol PbO2分解所得混合物中n（Pb2+）=x mol、n（Pb4+）=（1-x） mol．在反应过程中1mol PbO2中+4价的Pb具有强氧化性作氧化剂，
+4价的Pb最终全部降低为+2价，
根据得失电子守恒：先加热分解生成O2，得n（O2）═
| 2xmol |
| 4 |
| x |
| 2 |
后再与足量的浓盐酸反应生成Cl2，得n（Cl2）═
| (1-x)mol×2 |
| 2 |
则 y═n（O2）+n（Cl2）═
| x |
| 2 |
| x |
| 2 |
故答案为：y═（1-
| x |
| 2 |
②若两步反应中O2和Cl2的物质的量之比为3：5，
根据上述分析：n（O2）═
| 2xmol |
| 4 |
| x |
| 2 |
| (1-x)mol×2 |
| 2 |
即
| x |
| 2 |
解得：x═
| 6 |
| 11 |
则剩余固体中含pb2+的物质的量分数为
| 6 |
| 11 |
| 5 |
| 11 |
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+）═6：5，介于1：1和2：1之间，可推出剩余固体中所含物质为Pb2O3、Pb3O4．
设剩余固体中Pb2O3物质的量为a、Pb3O4物质的量为b，
得n（pb2+）═a+2b，n（pb4+）═a+b，
则（a+2b）：（a+b）═6：5
解得a：b═4：1，即（Pb2O3）：（Pb3O4）═4：1，
故答案为：Pb2O3、Pb3O4；4：1．
点评：本题考查氧化还原反应知识，利用化合价升降法配平，抓住本质电子的得失守恒是解题的关键，同时结合中间值确定反应产物．该题对抽象思维能力要求较高，很容易感觉无从下笔，难度较大．
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