Question

20．把20.95g干燥的氯酸鉀與二氧化錳的混合物裝入大試管中，加熱到質量不變為止，剩余固體為16.15g，則：
（1）求生成的氣體在標態下的體積
（2）剩余固體各成分的物質的量
（3）向剩余固體中加入過量的濃硫酸，全部氯元素成為兩種含氯的混合氣體，通入過量的碘化鉀溶液，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，則生成的兩種氣體的體積（標態）是多少升？（已知：2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析 （1）氯酸鉀和二氧化錳加熱分解反應生成氯化鉀和氧氣，二氧化錳起到催化劑的作用，結合反應前后質量變化計算生成氧氣的體積；
（2）剩余固體為氯化鉀和二氧化錳，利用化學方程式定量關系計算；
（3）向剩余固體中加入過量的濃硫酸，全部氯元素成為兩種含氯的混合氣體，依據反應分析可知氣體為氯氣和氯化氫，通入過量的碘化鉀溶液反應吸收氯氣全部反應氧化碘離子為碘單質，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，依據化學方程式2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI和Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-計算得到氯氣物質的量，結合氯元素守恒計算得到氯化氫．

解答 解：把20.95g干燥的氯酸鉀與二氧化錳的混合物裝入大試管中，加熱到質量不變為止，氯酸鉀全部分解，剩余固體為16.15g為二氧化錳和氯化鉀的質量，
（1）反應前后質量變化計算生成氧氣的物質的量，2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2KCl+3O₂↑，反應前后二氧化錳質量不變，減少的是氧氣的質量=20.95g-16.15g=4.8g，物質的量=$\frac{4.8g}{32g/mol}$=0.15mol，標準狀況下氣體體積=22.4L/mol×0.15mol=3.36L，
答：生成的氣體在標態下的體積為3.36L；
（2）剩余固體為氯化鉀和二氧化錳，依據（1）計算得到的氧氣物質的量計算生成KCl的物質的量=0.1mol，則MnO₂質量=16.15g-0.1mol×74.5g/mol=8.7g，所以二氧化錳物質的量=$\frac{8.7g}{87g/mol}$=0.1mol，
答：剩余固體各成分的物質的量分別為：KCl物質的量為0.1mol，MnO₂物質的量為0.1mol；
（3）向剩余固體中加入過量的濃硫酸，全部氯元素成為兩種含氯的混合氣體為，通入過量的碘化鉀溶液，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，依據反應分析可知氣體為氯氣和氯化氫，通入過量的碘化鉀溶液反應吸收氯氣全部反應氧化碘離子為碘單質，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，依據化學方程式：2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI和Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-計算得到氯氣物質的量為0.01mol，標準狀況下的體積=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，依據氯元素守恒得到HCl的物質的量=0.1mol-0.02mol=0.08mol，HCl標準狀況下體積=0.08mol×22.4L/mol=1.792L，
答：生成的兩種氣體的體積（標態）氯氣為0.224L，生成HCl氣體體積為1.792L．

點評 本題考查了化學反應產物分析判斷、化學方程式定量計算、氣體摩爾體積和元素守恒的計算應用等，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．