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________________。
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
(2)y=(1—0.5x)a (3)Pb3O4 PbO 3:4
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.
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