Question

某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在研究 KClO₃ 制取氧氣實(shí)驗(yàn)時查得如下資料：
資料一：KClO₃ 單獨(dú)加熱到363℃時熔融，在380℃時發(fā)生兩個反應(yīng)：①4KClO₃=3KClO₄+KCl
②2KClO₃=2KCl+3O₂↑ 加熱至400℃以上時KClO₄ 又發(fā)生分解，放出大量的O₂．
資料二：若用MnO₂ 作催化劑，則KClO₃ 在200℃時就能迅速分解，但制得的氧氣中有氯氣的氣味，生成的氯化鉀又略帶紫紅色，認(rèn)為反應(yīng)過程如下：③2KClO₃+2MnO₂=2KMnO₄+Cl₂↑+O₂↑ ④2KMnO₄=K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑⑤Cl₂+K₂MnO₄=2KCl+MnO₂+O₂↑
資料三：部分物質(zhì)的物理性質(zhì)

物質(zhì)	顏色和狀態(tài)	密度/g?cm3	0℃時溶解度/g	100℃時溶解度/g
KCl	無色晶體	1.98	27.6	56.7
KClO3	無色晶體	2.32	3.3	57
KClO4	無色晶體	2.32	0.75	21.8

請回答下列問題
（1）在KClO₃ 與 KClO₄ 中，熱穩(wěn)定性較好的是

 

（2）單獨(dú)加熱KClO₃ 制取氧氣時，試管口應(yīng)稍向

 

（填“上”或“下”）傾斜，證明生成物中有KCl 的方法是：

 

．假設(shè)資料一中只發(fā)生反應(yīng)①，則證明有KClO₄ 生成的實(shí)驗(yàn)方法是

 

．
（3）若用MnO₂ 作催化劑制取氧氣時，反應(yīng)③中氧化產(chǎn)物是

 

（填化學(xué)式），按該反應(yīng)過程，若制取1.5molO₂，總共有

 

mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（4）若用MnO₂ 作催化劑加熱KClO₃ 時，兩者質(zhì)量比以MnO₂ 占

1

3

為最好．若用占

1

10

的 MnO₂ 和KClO₃共熱時，開始放出氧氣較慢，繼續(xù)加熱至一定溫度時，放出氧氣的速率會很快，其主要原因可能是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)氯酸鉀受熱分解生成高氯酸鉀判斷二者穩(wěn)定性；
（2）從防水蒸汽回流角度考慮；用硝酸銀和稀硝酸來檢驗(yàn)氯離子；根據(jù)氯酸鉀和高氯酸鉀溶解度的不同選擇溶解方法檢驗(yàn)；
（3）根據(jù)化合價變化判斷氧化產(chǎn)物；根據(jù)反應(yīng)方程式判斷生成一定量氧氣轉(zhuǎn)移電子數(shù)，進(jìn)而計(jì)算生成1.5mol氧氣轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
（4）二氧化錳為催化劑，二氧化錳過少說明沒與氯酸鉀充分接觸，后來反應(yīng)速率加快，二氧化錳量沒變，只能是反應(yīng)物狀態(tài)發(fā)生變化，接觸充分．

解答： 解：（1）因加熱時，①4KClO₃=3KClO₄+KCl，②2KClO₃=2KCl+3O₂↑，故熱穩(wěn)定性較好的為高氯酸鉀，故答案為：KClO₄；
（2）樣品不干燥，加熱過程中可能產(chǎn)生蒸餾水，防止水蒸汽回流炸裂試管，故試管口稍向上傾斜，證明含氯化鉀，即是檢驗(yàn)氯離子，可用硝酸銀來檢驗(yàn)，具體操作為：將生成物配成溶液，取少量放入試管，加入AgNO₃溶液，有不溶于HNO₃的白色沉淀生成，證明生成物中有KCl；從所給物質(zhì)的溶解度可知，0℃時，氯酸鉀和高氯酸鉀溶解度相差較大，故可取3.3g氯酸鉀兩份，一份溶于100g0℃水，另一份加熱到380℃，冷卻研細(xì)后再溶于100g0℃水，若有白色不溶物，證明生成了高氯酸鉀，
故答案為：上； 將生成物配成溶液，加入AgNO₃溶液，有不溶于HNO₃的白色沉淀生成，證明生成物中有KCl；取兩份相同質(zhì)量的KClO₃（各3.3g），一份溶于100g0℃的水中，另一份加熱到380℃，冷卻后，取出研細(xì)，溶于100g0℃的水中，振蕩，有白色不溶物，證明有KClO₄生成；
（3）2KClO₃+2MnO₂=2KMnO₄+Cl₂↑+O₂↑ 中，Mn元素化合價從+2價升為+7價，故高錳酸鉀為氧化產(chǎn)物，O元素化合價從-2價升為0價，故氧氣也為氧化產(chǎn)物；
反應(yīng)③生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移10mol電子，反應(yīng)④中生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，反應(yīng)⑤中生成1mol氧氣轉(zhuǎn)移4mol電子，故按資料二，生成3mol氧氣轉(zhuǎn)移10+4+4=18mol電子，則生成1.5mol氧氣轉(zhuǎn)移9mol電子，
故答案為：KMnO₄和O₂；9；
（4）二氧化錳為催化劑，二氧化錳過少說明沒與氯酸鉀充分接觸，后來反應(yīng)速率加快，二氧化錳量沒變，只能是反應(yīng)物狀態(tài)發(fā)生變化，接觸充分，
故答案為：MnO₂的質(zhì)量占1/10時，在開始時KClO₃與MnO₂接觸少，放出的氧氣慢且少，加熱至KClO₃熔融與MnO₂廣泛接觸，釋放出氧氣速率會加快．

點(diǎn)評：本題考查氧化還原反應(yīng)，為高頻考點(diǎn)，把握反應(yīng)中元素的化合價變化為解答的關(guān)鍵，側(cè)重反應(yīng)機(jī)理的考查，題目難度不大．