Question

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82.2g KClO₃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+2H₂O　 KClO₃+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4KClO₃3KClO₄+KCl．现取98g KClO₃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）

Answer 1

（1）利用2KClO₃2KCl+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．解：（1）设参加反应的KClO₃的质量为x，则
2KClO₃2KCl+3O₂↑ 固体△m
245 149 96 96
x 82.2g-63.0g
，解得x=49g，故答案为：49g；
（2）设生成KCl的质量为y，则
2KClO₃2KCl+3O₂↑ 固体△m
245 149 96 96
y 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）==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
87 1
n mol
KClO₃+6HCl（浓）→KCl+3Cl₂+3H₂O
122.5 3
m mol
所以，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=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×=0.15mol，则被还原的Cl为0.8mol-0.15mol=0.65mol，
设生成氧气为zmol，4KClO₃3KClO₄+KCl、2KClO₃2KCl+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×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=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×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．
分析：（1）利用2KClO₃2KCl+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．
点评：本题考查氧化还原反应的计算，题目难度较大，注意发生的氧化还原反应及电子守恒、原子守恒的应用，（4）为解答的难点，计算较繁琐．