Question

5．已知實驗室制取Cl₂的反應為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，又已知Pb的化合價只有+2、+4，且+4價的Pb具有強氧化性，也能氧化濃鹽酸生成Cl₂：
（1）寫出PbO₂與濃鹽酸反應的化學方程式PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O，其中表現還原性的HCl與表現酸性的HCl的物質的量之比為1：1；
（2）PbO₂不穩(wěn)定，隨溫度升高按下列順序逐步分解：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．若加熱分解后所得到的固體全部為Pb₃O₄，現將amolPbO₂加熱分解，則加熱過程中放出O₂$\frac{112a}{15}$L（標準狀況下）；
（3）現將1mol PbO₂加熱分解，所得固體中，pb²⁺占Pb元素的物質的量分數為x，則向加熱所得固體中再加入足量的濃鹽酸，收集產生的Cl₂的物質的量為（1-x）mol．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，PbO₂與濃鹽酸反應生成PbCl₂、Cl₂與H₂O，發(fā)生還原反應的HCl生成氯氣，表現酸性的HCl生成PbCl₂；
（2）根據Pb原子守恒計算n（Pb₃O₄），根據氧原子守恒計算生成氧氣物質的量，再根據V=nV_m計算氧氣體積；
（3）計算+4價Pb的物質的量，根據電子轉移守恒計算生成氯氣物質的量．

解答 解：（1）由題意可知，PbO₂與濃鹽酸反應生成PbCl₂、Cl₂與H₂O，反應方程式為：PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O，發(fā)生還原反應的HCl生成氯氣，表現酸性的HCl生成PbCl₂，反應中表現還原性的HCl與表現酸性的HCl的物質的量之比為1：1，
故答案為：PbO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$PbCl₂+Cl₂↑+2H₂O；1：1；
（2）根據Pb原子守恒，n（Pb₃O₄）=$\frac{1}{3}$n（PbO₂）=$\frac{a}{3}$mol，根據氧原子守恒，生成氧氣物質的量=$\frac{amol×2-\frac{a}{3}mol×4}{2}$=$\frac{a}{3}$mol，標況下氧氣體積為$\frac{a}{3}$mol×22.4L/mol=$\frac{112a}{15}$L，
故答案為：$\frac{112a}{15}$；
（3）+4價Pb的物質的量1mol×（1-x）=（1-x）mol，根據電子轉移守恒，生成氯氣物質的量為$\frac{（1-x）mol×（4-2）}{2}$=（1-x）mol，
故答案為：（1-x）mol．

點評 本題考查氧化還原反應有關計算，側重考查學生分析計算能力，難度中等．