Question

【题目】铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料，已知Pb的化合价只有0、+2、+4。回答下列问题：

（1）PbO2和PbO的混合物中，Pb和O的物质的量之比为8：11，则混合物中，PbO2和PbO的物质的量之比为___。

（2）用足量的CO还原13.7g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0g，则此铅氧化物的化学式可表示为___。

（3）PbO2具有强氧化性，能氧化浓HCl生成Cl2，+4价的Pb被还原成+2价的Pb，+2价的Pb不具备该性质，据下列信息回答问题：①将amolPbO2加热分解一段时间，生成PbO和O2；②将①所得固体加入足量的浓盐酸，收集产生的Cl2；已知在①加热一段时间后剩余的固体中，+2价的Pb占铅元素质量分数为x；则反应过程中生成的氧气和氯气物质的量总和是多少___？

（4）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（（即样品起始质量—a点固体质量）/样品起始质量×100%）的残留固体。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO，列式计算x值和m：n值___、___。

Answer 1

【答案】3：5 Pb3O4和PbO2·2PbO a(1-)mol x=1.4 m：n=2：3

【解析】

(1)设混合物中PbO2和PbO的物质的量分别为xmol和ymol，然后根据铅和氧的物质的量之比求解；

(2)沉淀干燥后质量8.0g为CaCO3的质量，据此求出CO2的物质的量，根据CO2的物质的量计算出铅氧化物中氧原子的物质的量及氧元素的质量，再计算出铅元素的质量即铅原子的物质的量，据此书写化学式；

(3)根据氧化还原反应的本质电子得失守恒求出n(O2)、n(Cl2)，即得生成的氧气和氯气物质的量总和x的函数关系；

(4)若a点固体组成表示为PbOx，根据PbO2PbOx+O2↑列方程计算x的值；若组成表示为mPbO2nPbO，则O原子与Pb原子的比值为x，据此计算解答。

(1)设混合物中PbO2和PbO的物质的量分别为xmol和ymol，则(x+y)：(2x+y)＝8：11，解之得x：y＝3：5；

(2)沉淀干燥后质量8.0g为碳酸钙质量，所以碳酸钙的物质的量为。氧化物中的氧原子被CO夺取生成CO2。根据碳元素、氧元素守恒，可知CO～O～CO2～CaCO3，所以铅氧化物中的氧原子的物质的量为0.08mol。氧元素的质量为0.08mol×16g/mol＝1.28g，所以铅氧化物中的铅元素的质量为13.7g﹣1.28g＝12.42g，铅原子的物质的量为＝0.06mol。所以铅氧化物中铅原子与氧原子的物质的量之比为0.06mol：0.08mol＝3：4，则此铅氧化物的化学式可表示为Pb3O4和PbO2·2PbO；

(3)根据题意：amolPbO2分解所得混合物中n(Pb2+)＝axmol、n(Pb4+)＝(1-x)amol。在反应过程中amolPbO2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，Pb的化合价从＋4降低到＋2，n(Pb2+)＝axmol，则得到电子的物质的量为2axmol；O的化合价从－2升高到0，生成1molO2需要失去4mol电子，得n(O2)＝amol＝amol。后再与足量的浓盐酸反应生成Cl2，剩余的Pb(4价)全部转化为＋2价，n(Pb4+)＝(1-x)amol，则得到电子的物质的量为2(1-x)amol，生成1molCl2，需要转移2mol电子，得n(Cl2)＝mol＝(1-x)amol，所以n(O2)+n(Cl2)＝amol+(1-x)amol＝(1-)amol；

(4)若a点固体组成表示为PbOx，根据PbO2PbOx+O2↑有：×32＝239×4.0%，解得x＝1.4，若组成表示为mPbO2nPbO，则O原子与Pb原子的比值为x，则＝1.4，整理得m：n＝2：3。