Question

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a mol PbO₂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PbO_x或mPbO₂?nPbO，列式計(jì)算x值和m：n值．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,物質(zhì)的量的相關(guān)計(jì)算

專題：

分析：（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為碳酸鈣質(zhì)量，據(jù)此求出二氧化碳的物質(zhì)的量，根據(jù)二氧化碳的物質(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PbO_x，根據(jù)PbO₂

△   .

PbO_x+

2-x

2

O₂↑列方程計(jì)算x的值；若組成表示為mPbO₂?nPbO，則O原子與Pb原子的比值為x，據(jù)此計(jì)算解答．

解答： 解：（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，故答案為：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

8.0g

100g/mol

=0.08mol．
鉛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，
                                  1       1          1
                             0.08mol  0.08mol    0.08mol
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

12.42g

207g/mol

=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．
所以鉛氧化物的化學(xué)式為Pb₃O₄，
故答案為：Pb₃O₄；
（3）根據(jù)題意：amol PbO₂分解所得混合物中n（Pb²⁺）=ax mol、n（Pb⁴⁺）=（1-x）a mol．在反應(yīng)過程中amol PbO₂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，得n（O₂）=

2x

4

a=

x

2

amol；
后再與足量的濃鹽酸反應(yīng)生成Cl₂，得n（Cl₂）=a×

(1-x)×2

2

=（1-x）a mol，
所以n（O₂）+n（Cl₂）=

x

2

mol+（1-x）a mol=（1-

x

2

）amol，
答：反應(yīng)過程中生成的氧氣和氯氣物質(zhì)的量總和是（1-

x

2

）amol；
（4）若a點(diǎn)固體組成表示為PbO_x，根據(jù)PbO₂

△   .

PbO_x+

2-x

2

O₂↑有：

2-x

2

×32=239×4.0%，解得x=1.4，
若組成表示為mPbO₂?nPbO，則O原子與Pb原子的比值為x，則

2m+n

m+n

=1.4，整理得m：n=2：3，
答：x=1.4；m：n=2：3．

點(diǎn)評：本題考查氧化還原反應(yīng)知識，利用化合價(jià)升降法配平，抓住本質(zhì)電子的得失守恒是解題的關(guān)鍵，同時(shí)結(jié)合中間值確定反應(yīng)產(chǎn)物．該題對抽象思維能力要求較高，很容易感覺無從下筆，難度較大．