Question

12．MO₂受熱分解為+4和+2價的混合氧化物，+4價的M能氧化濃鹽酸生成Cl₂，將1mol MO₂加熱分解得到O₂，再向殘余固體中加入過量的濃鹽酸得到Cl₂，所得 O₂和Cl₂物質的量之比為3：2，則殘余固體的組成及物質的量之比可能是（　�。�

• A． M₃O₄、MO   1：1
• B． MO₂、MO    3：1
• C． M₃O₄、MO₂  2：1
• D． MO₂、MO    1：4

Answer 1

分析 MO₂受熱分解為+4和+2價的混合氧化物，+4價的M能氧化濃鹽酸生成Cl₂，+4價的M被還原為+2價的M；將1mol MO₂加熱分解得到O₂，再向殘余固體中加入過量的濃鹽酸得到Cl₂，+4價的M被還原為+2價的M，溶液中存在MCl₂，所得 O₂和Cl₂物質的量之比為3：2，根據(jù)元素守恒，電子得失守恒解答．

解答 解：MO₂受熱分解為+4和+2價的混合氧化物，+4價的M能氧化濃鹽酸生成Cl₂，+4價的M被還原為+2價的M，將1mol MO₂加熱分解得到O₂，再向殘余固體中加入過量的濃鹽酸得到Cl₂，+4價的M被還原為+2價的M，溶液中存在MCl₂，所得 O₂和Cl₂物質的量之比為3：2，反應為氧化還原反應，反應過程中遵循電子得失守恒，
設將1molMO₂加熱分解，得到xmol+4價的M和ymol+2價的M，則存在關系x+y=1，
再向殘余固體中加入過量的濃鹽酸得到Cl₂，這里是+4價的M氧化弄鹽酸得到+2價的MCl₂和Cl₂，根據(jù)電子得失守恒，2n（M⁴⁺）=2n（Cl₂），則$n（C{l}_{2}）=n（{M}^{4+}）=xmol$，
整個反應得到 O₂和Cl₂物質的量之比為3：2，則$n（{O}_{2}）=\frac{3}{2}n（C{l}_{2}）=\frac{3}{2}xmol$，
考慮到1mol MO₂加熱分解得到O₂與和+4和+2價的混合氧化物，根據(jù)O元素守恒：2n（MO₂）=2n（O₂）+2n（M⁴⁺O₂）+n（M²⁺O）
則有5x+y=2
聯(lián)立方程組：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1}\\{5x+y=2}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.25}\\{y=0.75}\end{array}\right.$，混合產物中有0.25molMO₂和0.75molMO，則n（M）：n（O）=1：1.25=4：5．
A．n（M₃O₄）：n（MO）=1：1，則M與O的物質的量之比為4：5，故A可選；
B．n（MO₂）：n（MO）=3：1，則M與O的物質的量之比為4：7，故B不可選；
C．n（M₃O₄）：n（MO₂）=2：1，則M與O的物質的量之比為7：10，故C不可選；
D．n（MO₂）：n（MO）=1：4，則M與O的物質的量之比為5：6，故D不可選．
故選A．

點評 本題考查氧化還原方程式的計算，結合電子得失守恒，元素守恒是解題的關鍵，也可以方便解題．值得一提的是，這個M元素很像Pb，事實上，PbO₂加熱分解確實產生PbO和Pb₃O₄（鉛丹），而PbO₂（氧化高鉛），學過大學無機化學的會知道，Pb的穩(wěn)定價態(tài)是+2價，+4價的PbO₂具有強氧化性，這是Pb存在的6s²惰性電子對效應導致的，它能氧化濃鹽酸產生Cl₂，而鉛丹Pb₃O₄組成比其實為PbO₂•2PbO．本題難度中等，是中檔題．