Question

19．1892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1.00L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0.98L，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 7L 0.100mol•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

分析 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，故Cl₂的体积为1L-0.98L=0.02L，所以φ（Cl₂）=$\frac{0.02L}{1L}$×100%=2%，
设O₃的物质的量为xmol，则②式生成I₂为xmol，①式生成I₂为$\frac{0.02L}{22.4L/mol}$，由I₂-2Na₂S₂O₃关系，则有关系式：xmol+$\frac{0.02L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.1mol/L×0.0267L}{2}$，解得x=4.42×10^-4 mol，故O₃的体积分数为$\frac{4.42×1{0}^{-4}mol×22.4L/mol}{1L}$×100%=1%，据此进行分析．

解答 解：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，故Cl₂的体积为1L-0.98L=0.02L，所以φ（Cl₂）=$\frac{0.02L}{1L}$×100%=2%，
设O₃的物质的量为xmol，则②式生成I₂为xmol，①式生成I₂为$\frac{0.02L}{22.4L/mol}$，由I₂-2Na₂S₂O₃关系，则有关系式：xmol+$\frac{0.02L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.1mol/L×0.0267L}{2}$，解得x=4.42×10^-4 mol，故O₃的体积分数为$\frac{4.42×1{0}^{-4}mol×22.4L/mol}{1L}$×100%=1%．
答：气态反应产物中Cl₂与O₃的体积分数各是2%、1%．

点评 正确书写方程式是本题解题的关键，注意利用方程式确定物质之间的关系，本题题目难度中中等．