Question

5．已知实验室制取Cl₂的反应为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，又已知Pb的化合价只有+2、+4，且+4价的Pb具有强氧化性，也能氧化浓盐酸生成Cl₂：
（1）写出PbO₂与浓盐酸反应的化学方程式PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O，其中表现还原性的HCl与表现酸性的HCl的物质的量之比为1：1；
（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amolPbO₂加热分解，则加热过程中放出O₂$\frac{112a}{15}$L（标准状况下）；
（3）现将1mol PbO₂加热分解，所得固体中，pb²⁺占Pb元素的物质的量分数为x，则向加热所得固体中再加入足量的浓盐酸，收集产生的Cl₂的物质的量为（1-x）mol．

Answer 1

分析 （1）由题意可知，PbO₂与浓盐酸反应生成PbCl₂、Cl₂与H₂O，发生还原反应的HCl生成氯气，表现酸性的HCl生成PbCl₂；
（2）根据Pb原子守恒计算n（Pb₃O₄），根据氧原子守恒计算生成氧气物质的量，再根据V=nV_m计算氧气体积；
（3）计算+4价Pb的物质的量，根据电子转移守恒计算生成氯气物质的量．

解答 解：（1）由题意可知，PbO₂与浓盐酸反应生成PbCl₂、Cl₂与H₂O，反应方程式为：PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O，发生还原反应的HCl生成氯气，表现酸性的HCl生成PbCl₂，反应中表现还原性的HCl与表现酸性的HCl的物质的量之比为1：1，
故答案为：PbO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；1：1；
（2）根据Pb原子守恒，n（Pb₃O₄）=$\frac{1}{3}$n（PbO₂）=$\frac{a}{3}$mol，根据氧原子守恒，生成氧气物质的量=$\frac{amol×2-\frac{a}{3}mol×4}{2}$=$\frac{a}{3}$mol，标况下氧气体积为$\frac{a}{3}$mol×22.4L/mol=$\frac{112a}{15}$L，
故答案为：$\frac{112a}{15}$；
（3）+4价Pb的物质的量1mol×（1-x）=（1-x）mol，根据电子转移守恒，生成氯气物质的量为$\frac{（1-x）mol×（4-2）}{2}$=（1-x）mol，
故答案为：（1-x）mol．

点评 本题考查氧化还原反应有关计算，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．