Question

（6分）
已知：Pb的化合價只有＋2、＋4，且＋4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃HCl生成Cl₂；PbO₂不穩定，隨溫度升高按下列順序逐步分解：
PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO。
現將amol PbO₂加熱分解，收集產生的O₂；向加熱后所得固體中加入足量的濃鹽酸，收集產生的Cl₂。加熱反應后所得固體中，Pb^2＋占Pb元素的物質的量分數為x；兩步反應中收集的O₂和Cl₂的物質的量之和為y mol。
試回答下列問題：
⑴ 試寫出Pb₂O₃與濃鹽酸反應的化學方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
⑵ 通過計算確定y與a、x的函數關系式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
⑶ 若兩步反應中O₂和Cl₂的物質的量之比為5∶3，則剩余固體中含有的物質為＿＿＿＿；其物質的量之比為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

Answer 1

（1）Pb₂O₃+6HCl  =2PbCl₂+Cl₂+3H₂O
（2）y=(1—0.5x)a （3）Pb₃O₄  PbO  3:4

試題分析：（1）Pb的化合價有＋2、＋4，＋4價的Pb具有強氧化性，能氧化濃HCl生成Cl₂，本身被還原為＋2價的Pb，根據元素守恒得反應物與生成物并根據化合價升降法配平即得。
（2）根據題意得：1mol PbO₂分解得到的混合物中n Pb^2＋="x" mol，n Pb^4＋=(1-x)mol。
在反應過程中1mol PbO₂中Pb^4＋全部降低為Pb^2＋，
根據得失電子守恒：n(O2)="2x/4×a=0.5xa" mol，
再與足量的濃鹽酸反應生成氯氣，得n(Cl2)="a×[(1-x)" ×2/2]=" a(1-x)" mol，
y = n(O2)+ n(Cl2)= (1—0.5x)a
（3） 若兩步反應中O₂和Cl₂的物質的量之比為5∶3，帶入（2）中式子可得x=10/13，則剩余固體中Pb^2＋的物質的量的分數為10/13，Pb^4＋的物質的量分數為3/13，即n Pb^2＋/ n Pb^4＋=10:3。
由題意，PbO₂不穩定逐步分解順序：PbO₂→Pb₂O₃→Pb₃O₄→PbO．因為Pb的化合價只有+2、+4，所以Pb₂O₃可表示為PbO?PbO₂，Pb₃O₄可表示為2PbO?PbO₂，各氧化物中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）的比值關系為：
PbO₂中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═0：1
Pb₂O₃中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═1：1
Pb₃O₄中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═2：1
PbO中，n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═1：0 
根據剩余固體中n（pb²⁺）：n（pb⁴⁺）═10：3，介于3：1和4：1之間，所以此時剩余固體包括Pb₃O₄、PbO兩種物質
設剩余固體中Pb₃O₄物質的量為a、PbO物質的量為b，
得n（pb²⁺）═2a+b，n（pb⁴⁺）═a，
則（2a+b）：a═10：3
解得a：b═3：4，即Pb₃O₄：PbO=3：4，
故答案為：Pb₃O₄、PbO；3：4．