Question

11．某实验小组的同学为了测定实验室中氯酸钾样品的纯度，取一定质量的该样品与一定质量的二氧化锰混合，其总质量为6g．依次加热该混合物t₁、t₂、t₃、t₄时间后，分别冷却称量剩余固体质量，记录的有关数据如下表：

加热时间	t1	t2	t3	t4
剩余固体质量（g）	4.24	4.16	4.08	4.08

将剩余固体4.08g溶于水，过滤，蒸干得到1g黑色粉末（样品中杂质不参与反应但能溶于水；二氧化锰不溶于水；氯化钾溶于水）．请回答下列问题：
①氯酸钾完全反应的时间是t₃（用t₁、t₂、t₃、t₄表示）
②完全反应后产生的氧气的总质量是1.92g
③样品中氯酸钾的纯度是多少？

Answer 1

分析 （1）分析剩余固体随加热时间而变化的情况时，可发现，加热时间为t₃和t₄时剩余固体质量不变，说明加热时间为t₃时氯酸钾已经完全分解；
（2）根据质量守恒定律，在反应剩余固体不再减小时，与原固体的质量差即为放出氧气的质量；
（3）根据反应的化学方程式，由放出氧气的质量计算出样品中氯酸钾的质量，再利用纯度公式计算该样品中氯酸钾的纯度．

解答 解：（1）分析剩余固体随加热时间而变化的情况，当加热至t₃时剩余固体的质量不再减小，说明加热时间为t₃时氯酸钾已经完全分解；
（2）根据质量守恒定律，至固体质量不再减小，放出氧气的质量=6g-4.08g=1.92g
（3）设样品中含有氯酸钾的质量为x
2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑
245             96
x              1.92g
$\frac{245}{x}=\frac{96}{1.92g}$
x=4.9g  
根据剩余固体中含有氯化钾、二氧化锰和杂质，依据4.08g溶于水，过滤，蒸干得到1g黑色粉末（假设杂质不参加化学反应，但能溶于水）．由于氯化钾和杂质均能溶于水，而根据二氧化锰的质量在化学反应前后不会变化，可知原混合物中二氧化锰的质量是1g，样品中氯酸钾的纯度$\frac{4.9g}{6g-1g}$×100%=98%．
故答案为：
（1）t₃  （2）1.92  （3）样品中氯酸钾的纯度是98%．

点评 本题主要考查质量守恒定律和含杂质物质的化学方程式的计算，难度不大关键是对剩余固体的讨论，找到氯酸钾完全反应的状态．