Question

20．把20.95g干燥的氯酸钾与二氧化锰的混合物装入大试管中，加热到质量不变为止，剩余固体为16.15g，则：
（1）求生成的气体在标态下的体积
（2）剩余固体各成分的物质的量
（3）向剩余固体中加入过量的浓硫酸，全部氯元素成为两种含氯的混合气体，通入过量的碘化钾溶液，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，则生成的两种气体的体积（标态）是多少升？（已知：2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析 （1）氯酸钾和二氧化锰加热分解反应生成氯化钾和氧气，二氧化锰起到催化剂的作用，结合反应前后质量变化计算生成氧气的体积；
（2）剩余固体为氯化钾和二氧化锰，利用化学方程式定量关系计算；
（3）向剩余固体中加入过量的浓硫酸，全部氯元素成为两种含氯的混合气体，依据反应分析可知气体为氯气和氯化氢，通入过量的碘化钾溶液反应吸收氯气全部反应氧化碘离子为碘单质，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，依据化学方程式2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI和Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-计算得到氯气物质的量，结合氯元素守恒计算得到氯化氢．

解答 解：把20.95g干燥的氯酸钾与二氧化锰的混合物装入大试管中，加热到质量不变为止，氯酸钾全部分解，剩余固体为16.15g为二氧化锰和氯化钾的质量，
（1）反应前后质量变化计算生成氧气的物质的量，2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2KCl+3O₂↑，反应前后二氧化锰质量不变，减少的是氧气的质量=20.95g-16.15g=4.8g，物质的量=$\frac{4.8g}{32g/mol}$=0.15mol，标准状况下气体体积=22.4L/mol×0.15mol=3.36L，
答：生成的气体在标态下的体积为3.36L；
（2）剩余固体为氯化钾和二氧化锰，依据（1）计算得到的氧气物质的量计算生成KCl的物质的量=0.1mol，则MnO₂质量=16.15g-0.1mol×74.5g/mol=8.7g，所以二氧化锰物质的量=$\frac{8.7g}{87g/mol}$=0.1mol，
答：剩余固体各成分的物质的量分别为：KCl物质的量为0.1mol，MnO₂物质的量为0.1mol；
（3）向剩余固体中加入过量的浓硫酸，全部氯元素成为两种含氯的混合气体为，通入过量的碘化钾溶液，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，依据反应分析可知气体为氯气和氯化氢，通入过量的碘化钾溶液反应吸收氯气全部反应氧化碘离子为碘单质，生成的碘被0.02mol Na₂S₂O₃吸收，依据化学方程式：2Na₂S₂O₃+I₂→Na₂S₄O₆+2NaI和Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-计算得到氯气物质的量为0.01mol，标准状况下的体积=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，依据氯元素守恒得到HCl的物质的量=0.1mol-0.02mol=0.08mol，HCl标准状况下体积=0.08mol×22.4L/mol=1.792L，
答：生成的两种气体的体积（标态）氯气为0.224L，生成HCl气体体积为1.792L．

点评 本题考查了化学反应产物分析判断、化学方程式定量计算、气体摩尔体积和元素守恒的计算应用等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．