Question

12．MO₂受热分解为+4和+2价的混合氧化物，+4价的M能氧化浓盐酸生成Cl₂，将1mol MO₂加热分解得到O₂，再向残余固体中加入过量的浓盐酸得到Cl₂，所得 O₂和Cl₂物质的量之比为3：2，则残余固体的组成及物质的量之比可能是（　　）

• A． M₃O₄、MO   1：1
• B． MO₂、MO    3：1
• C． M₃O₄、MO₂  2：1
• D． MO₂、MO    1：4

Answer 1

分析 MO₂受热分解为+4和+2价的混合氧化物，+4价的M能氧化浓盐酸生成Cl₂，+4价的M被还原为+2价的M；将1mol MO₂加热分解得到O₂，再向残余固体中加入过量的浓盐酸得到Cl₂，+4价的M被还原为+2价的M，溶液中存在MCl₂，所得 O₂和Cl₂物质的量之比为3：2，根据元素守恒，电子得失守恒解答．

解答 解：MO₂受热分解为+4和+2价的混合氧化物，+4价的M能氧化浓盐酸生成Cl₂，+4价的M被还原为+2价的M，将1mol MO₂加热分解得到O₂，再向残余固体中加入过量的浓盐酸得到Cl₂，+4价的M被还原为+2价的M，溶液中存在MCl₂，所得 O₂和Cl₂物质的量之比为3：2，反应为氧化还原反应，反应过程中遵循电子得失守恒，
设将1molMO₂加热分解，得到xmol+4价的M和ymol+2价的M，则存在关系x+y=1，
再向残余固体中加入过量的浓盐酸得到Cl₂，这里是+4价的M氧化弄盐酸得到+2价的MCl₂和Cl₂，根据电子得失守恒，2n（M⁴⁺）=2n（Cl₂），则$n（C{l}_{2}）=n（{M}^{4+}）=xmol$，
整个反应得到 O₂和Cl₂物质的量之比为3：2，则$n（{O}_{2}）=\frac{3}{2}n（C{l}_{2}）=\frac{3}{2}xmol$，
考虑到1mol MO₂加热分解得到O₂与和+4和+2价的混合氧化物，根据O元素守恒：2n（MO₂）=2n（O₂）+2n（M⁴⁺O₂）+n（M²⁺O）
则有5x+y=2
联立方程组：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1}\\{5x+y=2}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.25}\\{y=0.75}\end{array}\right.$，混合产物中有0.25molMO₂和0.75molMO，则n（M）：n（O）=1：1.25=4：5．
A．n（M₃O₄）：n（MO）=1：1，则M与O的物质的量之比为4：5，故A可选；
B．n（MO₂）：n（MO）=3：1，则M与O的物质的量之比为4：7，故B不可选；
C．n（M₃O₄）：n（MO₂）=2：1，则M与O的物质的量之比为7：10，故C不可选；
D．n（MO₂）：n（MO）=1：4，则M与O的物质的量之比为5：6，故D不可选．
故选A．

点评 本题考查氧化还原方程式的计算，结合电子得失守恒，元素守恒是解题的关键，也可以方便解题．值得一提的是，这个M元素很像Pb，事实上，PbO₂加热分解确实产生PbO和Pb₃O₄（铅丹），而PbO₂（氧化高铅），学过大学无机化学的会知道，Pb的稳定价态是+2价，+4价的PbO₂具有强氧化性，这是Pb存在的6s²惰性电子对效应导致的，它能氧化浓盐酸产生Cl₂，而铅丹Pb₃O₄组成比其实为PbO₂•2PbO．本题难度中等，是中档题．