Question

1892年德貝萊納首次提出用MnO₂催化KClO₃熱分解的反應制備O₂。當時就知氣態產物有異常的氣味，后來證明其中含有少量Cl₂、O₃及極微量的ClO₂。測定氣態產物中Cl₂、O₃含量的一種方法是：收集1.00 L氣體（標準狀況），使之通過KI溶液，通過溶液后的氣體經干燥其體積變為0.98 L，其中的O₃被還原為O₂，溶液中的KI被氧化為I₂。I₂與Na₂S₂O₃反應的方程式為I₂+2Na₂S₂O₃====2NaI+Na₂S₄O₆。反應過程中耗掉0.026 7 L 0.100 mol·L^-1的Na₂S₂O₃。O₃與KI溶液反應的方程式為：O₃+2KI+H₂O====2KOH+I₂+O₂。

求：氣態反應產物中Cl₂與O₃的體積分數各是多少？

Answer 1

Cl₂：2%  O₃：1%

解析:

當O₂、Cl₂、O₃通入KI溶液時，發生下列反應：①Cl₂+2KI====2KCl+I₂,②O₃+2KI+H₂O====2KOH+I₂+O₂

由②式知該反應前后氣體體積沒變化，故引起體積變化的是①式的Cl₂參與了反應，Cl₂的體積為1 L-0.98 L=0.02 L,所以φ(Cl₂)=0.02/1×100%=2%。

設O₃的物質的量為x,則②式生成I₂為x,①式生成I₂為（0.02/22.4） mol。由I₂—2Na₂S₂O₃關系，則有關系式：x+0.02/22.4 mol=0.100×0.0 267/2 mol,解得x=4.42×10^-4 mol。O₃的體積分數為4.42×10^-4 mol×22.4 L·mol^-1/1 L×100%=1%。