问题 问答题

KClO3是一种常见的氧化剂,常用于医药工业、印染工业和制造烟火.

(1)实验室用KClO3和MnO2混合加热制氧气,现取82.2gKClO3和MnO2混合物共热一段时间后,停止加热,残留物质的质量变为63.0g,则参加反应的KClO3的质量是______.

(2)有同学在上题残留物63.0g固体中加入足量浓盐酸,加热充分反应,发生的反应如下:

MnO2+4HCl(浓)

MnCl2+Cl2+2H2OKClO3+6HCl(浓)→KCl+3Cl2+3H2O待固体完全溶解后,共收集到15.68L的Cl2(标准状况下,假设Cl2无损耗).则残留物中各种物质的质量是______.

(3)实验室制取氧气时,若MnO2过少,则同时发生4KClO3

3KClO4+KCl.现取98gKClO3和少量MnO2,充分加热(MnO2不变化),若反应中被氧化的氯元素和被还原的氯元素的物质的量之比为3:13,则标准状况下收集到O2多少升?

(4)工业常利用3Cl2+6KOH(热)→KClO3+5KCl+3H2O,制取KClO3(混有KClO).实验室模拟KClO3制备,在热的KOH溶液中通入一定量氯气充分反应后,测定溶液中n(K+):n(Cl-)=14:11,将所得溶液低温蒸干,那么在得到的固体中KClO3的质量分数的取值范围为多少?(用小数表示,保留3位小数)

答案

(1)利用2KClO3

MnO2
.
2KCl+3O2↑及差量法计算;

(2)根据化学反应及差量法可计算生成的KCl的质量,可确定残留物中KClO3和MnO2混合物的质量,再结合MnO2+4HCl(浓)

MnCl2+Cl2+2H2O、KClO3+6HCl(浓)→KCl+3Cl2+3H2O及收集到15.68L的Cl2来计算;

(3)根据电子守恒来计算生成的氧气;

(4)测定溶液中n(K+):n(Cl-)=14:11,结合氯气与KOH反应生成氯酸钾和KCl或KClO和KCl来计算质量分数的范围.(1)设参加反应的KClO3的质量为x,则

2KClO3

MnO2
.
2KCl+3O2↑固体△m

245 14996 96

x 82.2g-63.0g

245
x
=
96
82.2g-63.0g
,解得x=49g,故答案为:49g;

(2)设生成KCl的质量为y,则

2KClO3

MnO2
.
2KCl+3O2↑固体△m

245 14996 96

y82.2g-63.0g

149
y
=
96
82.2g-63.0g
,解得y=29.8g,

则KClO3和MnO2混合物的质量为63.0g-29.8g=33.2g,

n(Cl2)=

15.68L
22.4L/mol
=0.7mol,

设氯酸钾的质量为m,二氧化锰的质量为n,则

MnO2+4HCl(浓)

MnCl2+Cl2+2H2O

871

n

n
87
mol

KClO3+6HCl(浓)→KCl+3Cl2+3H2O

122.5 3

m

3m
122.5
mol

所以

m+n=33.2
n
87
+
3m
122.5
=0.7
,解得m=24.5g,n=8.7g,

故答案为:KClO3、24.5g,MnO2、8.7g,KCl、29.8g;

(3)98gKClO3的物质的量为

98g
122.5g/mol
=0.8mol,反应中被氧化的氯元素和被还原的氯元素的物质的量之比为3:13,

被氧化的Cl为0.8mol×

3
16
=0.15mol,则被还原的Cl为0.8mol-0.15mol=0.65mol,

设生成氧气为zmol,4KClO3

3KClO4+KCl、2KClO3
MnO2
.
2KCl+3O2↑,

由电子守恒可知,0.65×6=0.15×2+z×2×2,

解得z=0.9mol,则氧气的体积为0.9mol×22.4L/mol=20.16L,

答:标准状况下收集到O2为20.16L;

(4)测定溶液中n(K+):n(Cl-)=14:11,设钾离子为14mol,氯离子11mol,

①由零价氯变成负一价的,一共需要得到11mol电子,如果剩下的K离子是氯酸钾和次氯酸钾,

由得失电子守恒可知氯酸钾是2mol,次氯酸钾是1mol,

所以得到的晶体是11molKCl,1molKClO,2molKClO3

氯酸钾的质量分数是

2×122.5
11×74.5+1×106.5+2×122.5
×100%=0.212,

②由零价氯变成负一价的,一共需要得到11mol电子,若其余为氯酸钾和氢氧化钾的混合物,由得失电子守恒可以得到氯酸钾是

11
5
=2.2mol,

那么氢氧化钾是14mol-11mol-2.2mol=0.8mol,

所以氯酸钾的质量分数是

2.2×122.5
11×74.5+2.2×122.5+0.8×56
×100%=0.238,

答:得到的固体中KClO3的质量分数的取值范围为0.212~0.238.

单项选择题
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