Question

【題目】鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設(shè)備及X射線防護(hù)材料，已知Pb的化合價(jià)只有0、+2、+4。回答下列問題：

（1）PbO2和PbO的混合物中，Pb和O的物質(zhì)的量之比為8：11，則混合物中，PbO2和PbO的物質(zhì)的量之比為___。

（2）用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質(zhì)量為8.0g，則此鉛氧化物的化學(xué)式可表示為___。

（3）PbO2具有強(qiáng)氧化性，能氧化濃HCl生成Cl2，+4價(jià)的Pb被還原成+2價(jià)的Pb，+2價(jià)的Pb不具備該性質(zhì)，據(jù)下列信息回答問題：①將amolPbO2加熱分解一段時(shí)間，生成PbO和O2；②將①所得固體加入足量的濃鹽酸，收集產(chǎn)生的Cl2；已知在①加熱一段時(shí)間后剩余的固體中，+2價(jià)的Pb占鉛元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x；則反應(yīng)過程中生成的氧氣和氯氣物質(zhì)的量總和是多少___？

（4）PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如圖所示，已知失重曲線上的a點(diǎn)為樣品失重4.0%（（即樣品起始質(zhì)量—a點(diǎn)固體質(zhì)量）/樣品起始質(zhì)量×100%）的殘留固體。若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO，列式計(jì)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)設(shè)混合物中PbO2和PbO的物質(zhì)的量分別為xmol和ymol，然后根據(jù)鉛和氧的物質(zhì)的量之比求解；

(2)沉淀干燥后質(zhì)量8.0g為CaCO3的質(zhì)量，據(jù)此求出CO2的物質(zhì)的量，根據(jù)CO2的物質(zhì)的量計(jì)算出鉛氧化物中氧原子的物質(zhì)的量及氧元素的質(zhì)量，再計(jì)算出鉛元素的質(zhì)量即鉛原子的物質(zhì)的量，據(jù)此書寫化學(xué)式；

(3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)電子得失守恒求出n(O2)、n(Cl2)，即得生成的氧氣和氯氣物質(zhì)的量總和x的函數(shù)關(guān)系；

(4)若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx，根據(jù)PbO2PbOx+O2↑列方程計(jì)算x的值；若組成表示為mPbO2nPbO，則O原子與Pb原子的比值為x，據(jù)此計(jì)算解答。

(1)設(shè)混合物中PbO2和PbO的物質(zhì)的量分別為xmol和ymol，則(x+y)：(2x+y)＝8：11，解之得x：y＝3：5；

(2)沉淀干燥后質(zhì)量8.0g為碳酸鈣質(zhì)量，所以碳酸鈣的物質(zhì)的量為。氧化物中的氧原子被CO奪取生成CO2。根據(jù)碳元素、氧元素守恒，可知CO～O～CO2～CaCO3，所以鉛氧化物中的氧原子的物質(zhì)的量為0.08mol。氧元素的質(zhì)量為0.08mol×16g/mol＝1.28g，所以鉛氧化物中的鉛元素的質(zhì)量為13.7g﹣1.28g＝12.42g，鉛原子的物質(zhì)的量為＝0.06mol。所以鉛氧化物中鉛原子與氧原子的物質(zhì)的量之比為0.06mol：0.08mol＝3：4，則此鉛氧化物的化學(xué)式可表示為Pb3O4和PbO2·2PbO；

(3)根據(jù)題意：amolPbO2分解所得混合物中n(Pb2+)＝axmol、n(Pb4+)＝(1-x)amol。在反應(yīng)過程中amolPbO2中+4價(jià)的Pb具有強(qiáng)氧化性作氧化劑，+4價(jià)的Pb最終全部降低為+2價(jià)。根據(jù)得失電子守恒：先加熱分解生成O2，Pb的化合價(jià)從＋4降低到＋2，n(Pb2+)＝axmol，則得到電子的物質(zhì)的量為2axmol；O的化合價(jià)從－2升高到0，生成1molO2需要失去4mol電子，得n(O2)＝amol＝amol。后再與足量的濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2，剩余的Pb(4價(jià))全部轉(zhuǎn)化為＋2價(jià)，n(Pb4+)＝(1-x)amol，則得到電子的物質(zhì)的量為2(1-x)amol，生成1molCl2，需要轉(zhuǎn)移2mol電子，得n(Cl2)＝mol＝(1-x)amol，所以n(O2)+n(Cl2)＝amol+(1-x)amol＝(1-)amol；

(4)若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx，根據(jù)PbO2PbOx+O2↑有：×32＝239×4.0%，解得x＝1.4，若組成表示為mPbO2nPbO，則O原子與Pb原子的比值為x，則＝1.4，整理得m：n＝2：3。