Question

9．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．實驗室用KClO₃和MnO₂混合加熱制氧氣，現(xiàn)取KClO₃和MnO₂的混合物16.60g加熱至恒重，將反應(yīng)后的固體加15g水充分溶解，剩余固體6.55g （25℃），再加5g水充分溶解，仍剩余固體4.80g（25℃）．
（1）若剩余的4.80g固體全是MnO₂，則原混合物中KClO₃的質(zhì)量為11.80g；
（2）若剩余的4.80g固體是MnO₂和KCl的混合物
①求25℃時KCl的溶解度；
②求原混合物中KClO₃的質(zhì)量；
③所得KCl溶液的密度為1.72g/cm³，則溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？（保留2位小數(shù)）
（3）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(yīng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)的取值范圍為多少？（用小數(shù)表示，保留3位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）若剩余的4.80g固體全是MnO₂，m（KClO₃）=16.60g-4.80g；
（2）若剩余的4.80g固體是MnO₂和KCl的混合物，則5g水溶解氯化鉀得到的溶液是飽和溶液，據(jù)此計算其溶解度；反應(yīng)前后質(zhì)量減少的質(zhì)量為氧氣的質(zhì)量，根據(jù)氯酸鉀和氧氣之間的關(guān)系式計算氯酸鉀的質(zhì)量；
根據(jù)溶液質(zhì)量、密度計算溶液體積，再結(jié)合c=$\frac{n}{V}$計算溶液的物質(zhì)的量濃度；
（3）測定溶液中n（K⁺）：n（Cl^-）=14：11，結(jié)合氯氣與KOH反應(yīng)生成氯酸鉀和KCl或KClO和KCl來計算質(zhì)量分?jǐn)?shù)的范圍．

解答 解：（1）若剩余的4.80g固體全是MnO₂，m（KClO₃）=16.60g-4.80g=11.80g，
故答案為：11.80；
（2）若剩余的4.80g固體是MnO₂和KCl的混合物，則5g水溶解氯化鉀得到的溶液是飽和溶液，5g水溶解KCl的質(zhì)量=6.55g-4.80g=1.75g，
①則100g水溶解KCl的質(zhì)量=$\frac{1.75g}{5g}$×100g=35g，答：25℃時KCl的溶解度35g；
②20g水溶解氯化鉀的質(zhì)量=1.75g×4=7g，反應(yīng)前后質(zhì)量減少的質(zhì)量為氧氣的質(zhì)量，氧氣的質(zhì)量=16.60g-7g-4.80g=4.8g，根據(jù)氧原子守恒得$\frac{\frac{4.8g}{16g/mol}}{3}$×122.5g/mol=12.25，答：原混合物中KClO₃的質(zhì)量12.25g；
③溶液的質(zhì)量=20g+7g=27g，溶液的體積=$\frac{27g}{1.72g/mL}$，n（KCl）=$\frac{7g}{74.5g/mol}$，則溶液的物質(zhì)的量濃度=$\frac{\frac{7g}{74.5g/mol}}{\frac{27g}{1.72g/mL}}$=5.99mol/L，
答：所得KCl溶液的密度為1.72g/cm³，則溶液的物質(zhì)的量濃度為5.99；
（3）測定溶液中n（K⁺）：n（Cl^-）=14：11，設(shè)鉀離子為14mol，氯離子11mol，
①由零價氯變成負(fù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{2×122.5}{11×74.5+1×106.5+2×122.5}$×100%=0.212，
②由零價氯變成負(fù)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$\frac{11}{5}$=2.2mol，
那么氫氧化鉀是14mol-11mol-2.2mol=0.8mol，
所以氯酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{2.2×122.5}{11×74.5+2.2×122.5+0.8×56}$×100%=0.238，
答：得到的固體中KClO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的取值范圍為0.212～0.238．

點(diǎn)評 本題考查了混合物的計算，涉及物質(zhì)的量濃度的計算、溶解度的計算、物質(zhì)間的反應(yīng)等知識點(diǎn)，根據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系式進(jìn)行計算，注意結(jié)合原子守恒進(jìn)行解答，題目難度中等．