题目内容
(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,Pb2+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________________。
(1)Pb2O3+6HCl =2PbCl2+Cl2+3H2O
(2)y=(1—0.5x)a (3)Pb3O4 PbO 3:4
解析试题分析:(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 Pb2+="x" mol,n Pb4+=(1-x)mol。
在反应过程中1mol PbO2中Pb4+全部降低为Pb2+,
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Pb2+的物质的量的分数为10/13,Pb4+的物质的量分数为3/13,即n Pb2+/ n Pb4+=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.
考点:常见金属单质及化合物的性质的综合运用。
三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末,常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究过程如下:
查阅资料:Cu2O是一种碱性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空气中加热生成CuO。
提出假设
假设1:红色粉末是Fe2O3
假设2:红色粉末是Cu2O
假设3:红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立,则实验现象是_____________________________________________。
(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色,则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗?________。简述你的理由(不需写出反应方程式)____________
________________________________________________________________________。
(3)若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加KSCN试剂时溶液不变红色,则证明原固体粉末是________,写出发生反应的离子方程式________________________________。
探究延伸
经实验分析,确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。
(4)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数,取a g固体粉末在空气中充分加热,待质量不再变化时,称其质量为b g(b>a),则混合物中Cu2O的质量分数为________。
(5)实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO4·5H2O)。经查阅资料得知,在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下:
物质 | Cu(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
开始沉淀pH | 6.0 | 7.5 | 1.4 |
沉淀完全pH | 13 | 14 | 3.7 |
实验室有下列试剂可供选择:A.氯水 B.H2O2 C.NaOH D.Cu2(OH)2CO3
实验小组设计如下实验方案:
试回答:
①试剂1为________(填字母,后同),试剂2为________。
②固体X的化学式为____________________________________________________。
③操作Ⅰ为___________________________________________________________。