Question

19．已知鉛元素只有0、+2、+4三種價態(tài)，PbO₂為棕褐色粉末，不溶于水．工業(yè)上用PbO₂來制備KClO₄的工業(yè)流程如圖1．
（1）濾液I的主要溶質(zhì)為Pb（NO₃）₂和NaC1O₄
①實驗室進行“過濾”操作使用的玻璃儀器主要有漏斗、燒杯和玻璃棒，過濾得到濾液I的同時得到的濾渣的化學式為PbO₂．
②寫出NaClO₃、PbO₂、HNO₃反應的化學方程式：NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O+NaC1O₄．
③寫出濾液I與KNO₃發(fā)生反應制備KC1O₄的化學方程式NaClO₄+KNO₃=NaNO₃+KC1O₄，該反應的基本反應類型是復分解反應．
（2）PbO₂會隨溫度升高逐步分解，稱取23.9 gPbO₂，其受熱分解過程中各物質(zhì)的質(zhì)量隨溫度的變化如（圖2）所示．

①370℃時得到的A達到最多，A的化學式為Pb₂O₃，530℃時得到的B達到最多，B 的化學式為Pb₃O₄
②若在某溫度下測得剩余固體的質(zhì)量為22.94g，則該溫度下PbO₂分解所得固體產(chǎn)物的組成為Pb₂O₃和Pb₃O₄（提示：是混和物，要按生成的順序?qū)憙蓚�化學式，后面一問的質(zhì)量比也按此序，不得顛倒），其質(zhì)量之比為476：671．（寫出計算過程，另外本題計算過程保留有效數(shù)字不同，計算結果也就不同）

Answer 1

分析 根據(jù)給出的轉(zhuǎn)化關系對應的過程分析每個對應的問題，或者直接分析每個問題，從給出的信息中找對應的信息．

解答 解：
（1）
①實驗室進行“過濾”操作使用的玻璃儀器主要有漏斗、燒杯和玻璃棒．由于加入的PbO₂是過量的，所以過濾得到濾液I的同時得到的濾渣是剩余的PbO₂，其化學式為PbO₂．
②由于濾液I的主要溶質(zhì)為Pb（NO₃）₂和NaC1O₄，應該是NaClO₃、PbO₂、HNO₃反應生成的Pb（NO₃）₂和NaC1O₄，可能還有其他生成物，先假設該反應為NaClO₃+PbO₂+HNO₃→Pb（NO₃）₂+？+NaC1O₄．先簡單配平為NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+？+NaC1O₄．可知還缺少2個氫原子和1個氧原子，所以生成物還有水，對應的化學方程式為NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O+NaC1O₄．
③濾液I與KNO₃發(fā)生反應制備KC1O₄的，濾液I的主要溶質(zhì)為Pb（NO₃）₂和NaC1O₄，根據(jù)制備KC1O₄可知，NaC1O₄參與反應，所以是NaC1O₄和KNO₃反應生成KC1O₄，則對應的化學方程式為NaClO₄+KNO₃=NaNO₃+KC1O₄（本題無法寫出沉淀符號，只能是溶解度相對大小，可能在給定物質(zhì)中KC1O₄的溶解度最小而發(fā)生的反應）．為兩種化合物相互交換成分生成兩種新的化合物，所以該反應為復分解反應．
（2）該轉(zhuǎn)化關系應該首先讀懂，290℃～370℃是PbO₂會逐漸減少，到370℃是為零，而A物質(zhì)從290℃到370℃逐漸增加，到370℃達到最大．而370℃～530℃，是A物質(zhì)逐漸減少，而B物質(zhì)逐漸增加．后續(xù)也是如此．
23.9 gPbO₂，其中鉛元素的質(zhì)量為23.9g×$\frac{207}{207+16×2}$×100%=20.7g
①370℃時得到的A達到最多，A中含有的鉛元素的質(zhì)量為20.7g，而氧元素的質(zhì)量為23.1g-20.7g=2.4g，則A中鉛原子和氧原子個數(shù)比為$\frac{20.7g}{207}$：$\frac{2.4g}{16}$=2：3，所以A的化學式為 Pb₂O₃．530℃時得到的B達到最多，B中含有的鉛元素的質(zhì)量為20.7g，而氧元素的質(zhì)量為22.83g-20.7g=2.13g，則A中鉛原子和氧原子個數(shù)比為$\frac{20.7g}{207}$：$\frac{2.13g}{16}$=3：4，所以B 的化學式為 Pb₃O₄．
②若在某溫度下測得剩余固體的質(zhì)量為22.94g，根據(jù)22.94g介于23.1g和22.83g之間，溫度介于370℃～530℃之間，是Pb₂O₃逐漸分解生成Pb₃O₄的過程，所以有剩余的Pb₂O₃和生成的Pb₃O₄，所以此時得到的固體為Pb₂O₃和Pb₃O₄．
設混合物中Pb₂O₃的質(zhì)量為x，則 Pb₃O₄的質(zhì)量為22.94g-x．
由于過程中鉛元素依舊為20.7g
則有$\frac{207×2}{207×2+16×3}$×100%×x+$\frac{207×3}{207×3+16×4}$×100%×（22.94g-x）=20.7g
x=9.52g
則 Pb₃O₄的質(zhì)量為13.42g
所以 Pb₂O₃和Pb₃O₄的質(zhì)量比為476：671（本題計算中保留有效數(shù)字影響最終計算結合，所以答案應該是大概范圍）．
故答案為：
（1）①玻璃棒； PbO₂．
②NaClO₃+PbO₂+2HNO₃=Pb（NO₃）₂+H₂O+NaC1O₄．
③NaClO₄+KNO₃=NaNO₃+KC1O₄； 復分解．
（2）①Pb₂O₃；Pb₃O₄．
②Pb₂O₃和Pb₃O₄； 476：671．

點評 讀圖，從中獲得解答題目所需的信息，所以在解答題目時先看解答的問題是什么，然后帶著問題去讀給出的圖進而去尋找解答有用的信息，這樣提高了信息撲捉的有效性．解答的問題實際上與復雜的轉(zhuǎn)化圖相比，其實很簡單很基礎，或者可以說轉(zhuǎn)化圖提供的是情境，考查基本知識．