Question

在試管中放入一定量氯酸鉀固體，加熱一段時間后分解出氯化鉀和氧氣，然后向混合物中加入足量稀硫酸并加熱．反應為：KClO₃+5KCl+3H₂SO₄

△   .

3Cl₂↑+3K₂SO₄+3H₂O．若原KClO₃的物質的量為m mol，第一步反應中KClO₃的分解率為a，兩步反應中生成的O₂和Cl₂的總物質的量為n mol．
（1）求氯元素全部轉化為Cl₂時a、n的值．
（2）討論當a在不同取值范圍時，n與（1）問中所得n比較，確定n的最大值．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）用a表示出分解的n（KClO₃）及分解后剩余n（KClO₃），根據方程式可得分解得到的n（KCl）、n（O₂），再根據生成氯氣的方程式計算；
（2）根據電子注意守恒，

解答： 解：（1）分解的n（KClO₃）=ma mol，剩余的n′（KClO₃）=m（1-a）mol，
2 KClO₃

MnO2  .

△

2 KCl+3 O₂↑
ma mol     ma mol  1.5ma mol
由KClO₃+5KCl+3H₂SO₄

△   .

3Cl₂↑+3K₂SO₄+3H₂O，可知m（1-a）mol：ma mol=1：5，解得a=

5

6

，
根據氯元素守恒：n（Cl₂）=0.5m mol，故O₂和Cl₂的總物質的量為：0.5m mol+1.5m mol×

5

6

=1.75m mol，即n=1.75m，
答：氯元素全部轉化為Cl₂時a=

5

6

、n=1.75m．
（2）若KClO₃完全分解，則a=100%，n=1.5m mol＜1.75m mol，
若

5

6

＜a＜100%時，KCl有剩余，則n=1.5am mol+3m（1-a） mol=（3-1.5a）m mol＜1.75m mol，
若0＜a＜

5

6

時，KCl不足，則n=1.5am mol+ma mol×

3

5

=2.1am mol＜1.75m mol，
綜上所述a=

5

6

時，n值最大為1.75m，
答：n值最大為1.75m．

點評：本題考查混合物計算、化學方程式計算，（2）中的關鍵利用過量問題進行討論，難度中等．