Question

1892年德贝莱纳首次提出用MnO₂催化KClO₃热分解的反应制备O₂。当时就知气态产物有异常的气味，后来证明其中含有少量Cl₂、O₃及极微量的ClO₂。测定气态产物中Cl₂、O₃含量的一种方法是：收集1.00 L气体（标准状况），使之通过KI溶液，通过溶液后的气体经干燥其体积变为0.98 L，其中的O₃被还原为O₂，溶液中的KI被氧化为I₂。I₂与Na₂S₂O₃反应的方程式为I₂+2Na₂S₂O₃====2NaI+Na₂S₄O₆。反应过程中耗掉0.026 7 L 0.100 mol·L^-1的Na₂S₂O₃。O₃与KI溶液反应的方程式为：O₃+2KI+H₂O====2KOH+I₂+O₂。
求：气态反应产物中Cl₂与O₃的体积分数各是多少？

Answer 1

Cl₂：2%  O₃：1%

当O₂、Cl₂、O₃通入KI溶液时，发生下列反应：①Cl₂+2KI====2KCl+I₂,②O₃+2KI+H₂O====2KOH+I₂+O₂
由②式知该反应前后气体体积没变化，故引起体积变化的是①式的Cl₂参与了反应，Cl₂的体积为1 L-0.98 L="0.02" L,所以φ(Cl₂)=0.02/1×100%=2%。
设O₃的物质的量为x,则②式生成I₂为x,①式生成I₂为（0.02/22.4） mol。由I₂—2Na₂S₂O₃关系，则有关系式：x+0.02/22.4 mol=0.100×0.0 267/2 mol,解得x=4.42×10^-4 mol。O₃的体积分数为4.42×10^-4 mol×22.4 L·mol^-1/1 L×100%=1%。