Question

KClO₃是一種常見的氧化劑，常用于醫(yī)藥工業(yè)、印染工業(yè)和制造煙火．
（1）實驗室用KClO₃和MnO₂混合加熱制氧氣，現(xiàn)取82.2g KClO₃和MnO₂混合物共熱一段時間后，停止加熱，殘留物質的質量變?yōu)?3.0g，則參加反應的KClO₃的質量是______．
（2）有同學在上題殘留物63.0g固體中加入足量濃鹽酸，加熱充分反應，發(fā)生的反應如下：
MnO₂+4HCl（濃）MnCl₂+Cl₂+2H₂O　 KClO₃+6HCl（濃）→KCl+3Cl₂+3H₂O待固體完全溶解后，共收集到15.68L的Cl₂（標準狀況下，假設Cl₂無損耗）．則殘留物中各種物質的質量是______．
（3）實驗室制取氧氣時，若MnO₂過少，則同時發(fā)生4KClO₃3KClO₄+KCl．現(xiàn)取98g KClO₃和少量MnO₂，充分加熱（MnO₂不變化），若反應中被氧化的氯元素和被還原的氯元素的物質的量之比為3：13，則標準狀況下收集到O₂多少升？
（4）工業(yè)常利用3Cl₂+6KOH（熱）→KClO₃+5KCl+3H₂O，制取KClO₃（混有KClO）．實驗室模擬KClO₃制備，在熱的KOH溶液中通入一定量氯氣充分反應后，測定溶液中n（K⁺）：n（Cl^-）=14：11，將所得溶液低溫蒸干，那么在得到的固體中KClO₃的質量分數(shù)的取值范圍為多少？（用小數(shù)表示，保留3位小數(shù)）

Answer 1

（1）利用2KClO₃2KCl+3O₂↑及差量法計算；
（2）根據(jù)化學反應及差量法可計算生成的KCl的質量，可確定殘留物中KClO₃和MnO₂混合物的質量，再結合MnO₂+4HCl（濃）MnCl₂+Cl₂+2H₂O、KClO₃+6HCl（濃）→KCl+3Cl₂+3H₂O及收集到15.68L的Cl₂來計算；
（3）根據(jù)電子守恒來計算生成的氧氣；
（4）測定溶液中n（K⁺）：n（Cl^-）=14：11，結合氯氣與KOH反應生成氯酸鉀和KCl或KClO和KCl來計算質量分數(shù)的范圍．解：（1）設參加反應的KClO₃的質量為x，則
2KClO₃2KCl+3O₂↑ 固體△m
245 149 96 96
x 82.2g-63.0g
，解得x=49g，故答案為：49g；
（2）設生成KCl的質量為y，則
2KClO₃2KCl+3O₂↑ 固體△m
245 149 96 96
y 82.2g-63.0g
，解得y=29.8g，
則KClO₃和MnO₂混合物的質量為63.0g-29.8g=33.2g，
n（Cl₂）==0.7mol，
設氯酸鉀的質量為m，二氧化錳的質量為n，則
MnO₂+4HCl（濃）MnCl₂+Cl₂+2H₂O
87 1
n mol
KClO₃+6HCl（濃）→KCl+3Cl₂+3H₂O
122.5 3
m mol
所以，解得m=24.5g，n=8.7g，
故答案為：KClO₃、24.5g，MnO₂、8.7g，KCl、29.8g；
（3）98gKClO₃的物質的量為=0.8mol，反應中被氧化的氯元素和被還原的氯元素的物質的量之比為3：13，
被氧化的Cl為0.8mol×=0.15mol，則被還原的Cl為0.8mol-0.15mol=0.65mol，
設生成氧氣為zmol，4KClO₃3KClO₄+KCl、2KClO₃2KCl+3O₂↑，
由電子守恒可知，0.65×6=0.15×2+z×2×2，
解得z=0.9mol，則氧氣的體積為0.9mol×22.4L/mol=20.16L，
答：標準狀況下收集到O₂為20.16L；
（4）測定溶液中n（K⁺）：n（Cl^-）=14：11，設鉀離子為14mol，氯離子11mol，
①由零價氯變成負一價的，一共需要得到11mol電子，如果剩下的K離子是氯酸鉀和次氯酸鉀，
由得失電子守恒可知氯酸鉀是2mol，次氯酸鉀是1mol，
所以得到的晶體是11molKCl，1molKClO，2molKClO₃，
氯酸鉀的質量分數(shù)是×100%=0.212，
②由零價氯變成負一價的，一共需要得到11mol電子，若其余為氯酸鉀和氫氧化鉀的混合物，由得失電子守恒可以得到氯酸鉀是=2.2mol，
那么氫氧化鉀是14mol-11mol-2.2mol=0.8mol，
所以氯酸鉀的質量分數(shù)是×100%=0.238，
答：得到的固體中KClO₃的質量分數(shù)的取值范圍為0.212～0.238．
分析：（1）利用2KClO₃2KCl+3O₂↑及差量法計算；
（2）根據(jù)化學反應及差量法可計算生成的KCl的質量，可確定殘留物中KClO₃和MnO₂混合物的質量，再結合MnO₂+4HCl（濃）MnCl₂+Cl₂+2H₂O、KClO₃+6HCl（濃）→KCl+3Cl₂+3H₂O及收集到15.68L的Cl₂來計算；
（3）根據(jù)電子守恒來計算生成的氧氣；
（4）測定溶液中n（K⁺）：n（Cl^-）=14：11，結合氯氣與KOH反應生成氯酸鉀和KCl或KClO和KCl來計算質量分數(shù)的范圍．
點評：本題考查氧化還原反應的計算，題目難度較大，注意發(fā)生的氧化還原反應及電子守恒、原子守恒的應用，（4）為解答的難點，計算較繁瑣．