化学
某化学研究性学习小组在研究 KClO3 制取氧气实验时查得如下资料:资料一:KClO3 单独加热到363℃时熔融,在380℃时发生两个反应:①4KClO3=3KClO4+KCl②2KClO3=2KCl+3O2↑ 加热至400℃以上时KClO4 又发生分解,放出大量的O2.资料二:若用MnO2 作催化剂,则KClO3 在200℃时就能迅速分解,但制得的氧气中有氯气的气味,生成的氯化钾又略带紫红色,认为反应过程如下:③2KClO3+2MnO

2019-12-02

某化学研究性学习小组在研究 KClO3 制取氧气实验时查得如下资料:
资料一:KClO3 单独加热到363℃时熔融,在380℃时发生两个反应:①4KClO3=3KClO4+KCl
②2KClO3=2KCl+3O2↑ 加热至400℃以上时KClO4 又发生分解,放出大量的O2
资料二:若用MnO2 作催化剂,则KClO3 在200℃时就能迅速分解,但制得的氧气中有氯气的气味,生成的氯化钾又略带紫红色,认为反应过程如下:③2KClO3+2MnO2=2KMnO4+Cl2↑+O2↑ ④2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑⑤Cl2+K2MnO4=2KCl+MnO2+O2
资料三:部分物质的物理性质
物质 颜色和状态 密度/g•cm3 0℃时溶解度/g 100℃时溶解度/g
KCl 无色晶体 1.98 27.6 56.7
KClO3 无色晶体 2.32 3.3 57
KClO4 无色晶体 2.32 0.75 21.8
请回答下列问题
(1)在KClO3 与 KClO4 中,热稳定性较好的是___
(2)单独加热KClO3 制取氧气时,试管口应稍向___(填“上”或“下”)倾斜,证明生成物中有KCl 的方法是:___.假设资料一中只发生反应①,则证明有KClO4 生成的实验方法是___.
(3)若用MnO2 作催化剂制取氧气时,反应③中氧化产物是___(填化学式),按该反应过程,若制取1.5molO2,总共有___mol电子发生转移.
(4)若用MnO2 作催化剂加热KClO3 时,两者质量比以MnO2 占
1
3
为最好.若用占
1
10
的 MnO2 和KClO3共热时,开始放出氧气较慢,继续加热至一定温度时,放出氧气的速率会很快,其主要原因可能是___.
优质解答
(1)因加热时,①4KClO3=3KClO4+KCl,②2KClO3=2KCl+3O2↑,故热稳定性较好的为高氯酸钾,故答案为:KClO4
(2)样品不干燥,加热过程中可能产生蒸馏水,防止水蒸汽回流炸裂试管,故试管口稍向上倾斜,证明含氯化钾,即是检验氯离子,可用硝酸银来检验,具体操作为:将生成物配成溶液,取少量放入试管,加入AgNO3溶液,有不溶于HNO3的白色沉淀生成,证明生成物中有KCl;从所给物质的溶解度可知,0℃时,氯酸钾和高氯酸钾溶解度相差较大,故可取3.3g氯酸钾两份,一份溶于100g0℃水,另一份加热到380℃,冷却研细后再溶于100g0℃水,若有白色不溶物,证明生成了高氯酸钾,
故答案为:上; 将生成物配成溶液,加入AgNO3溶液,有不溶于HNO3的白色沉淀生成,证明生成物中有KCl;取两份相同质量的KClO3(各3.3g),一份溶于100g0℃的水中,另一份加热到380℃,冷却后,取出研细,溶于100g0℃的水中,振荡,有白色不溶物,证明有KClO4生成;
(3)2KClO3+2MnO2=2KMnO4+Cl2↑+O2↑ 中,Mn元素化合价从+2价升为+7价,故高锰酸钾为氧化产物,O元素化合价从-2价升为0价,故氧气也为氧化产物;
反应③生成1mol氧气转移,转移10mol电子,反应④中生成1mol氧气转移4mol电子,反应⑤中生成1mol氧气转移4mol电子,故按资料二,生成3mol氧气转移10+4+4=18mol电子,则生成1.5mol氧气转移9mol电子,
故答案为:KMnO4和O2;9;
(4)二氧化锰为催化剂,二氧化锰过少说明没与氯酸钾充分接触,后来反应速率加快,二氧化锰量没变,只能是反应物状态发生变化,接触充分,
故答案为:MnO2的质量占1/10时,在开始时KClO3与MnO2接触少,放出的氧气慢且少,加热至KClO3熔融与MnO2广泛接触,释放出氧气速率会加快.
(1)因加热时,①4KClO3=3KClO4+KCl,②2KClO3=2KCl+3O2↑,故热稳定性较好的为高氯酸钾,故答案为:KClO4
(2)样品不干燥,加热过程中可能产生蒸馏水,防止水蒸汽回流炸裂试管,故试管口稍向上倾斜,证明含氯化钾,即是检验氯离子,可用硝酸银来检验,具体操作为:将生成物配成溶液,取少量放入试管,加入AgNO3溶液,有不溶于HNO3的白色沉淀生成,证明生成物中有KCl;从所给物质的溶解度可知,0℃时,氯酸钾和高氯酸钾溶解度相差较大,故可取3.3g氯酸钾两份,一份溶于100g0℃水,另一份加热到380℃,冷却研细后再溶于100g0℃水,若有白色不溶物,证明生成了高氯酸钾,
故答案为:上; 将生成物配成溶液,加入AgNO3溶液,有不溶于HNO3的白色沉淀生成,证明生成物中有KCl;取两份相同质量的KClO3(各3.3g),一份溶于100g0℃的水中,另一份加热到380℃,冷却后,取出研细,溶于100g0℃的水中,振荡,有白色不溶物,证明有KClO4生成;
(3)2KClO3+2MnO2=2KMnO4+Cl2↑+O2↑ 中,Mn元素化合价从+2价升为+7价,故高锰酸钾为氧化产物,O元素化合价从-2价升为0价,故氧气也为氧化产物;
反应③生成1mol氧气转移,转移10mol电子,反应④中生成1mol氧气转移4mol电子,反应⑤中生成1mol氧气转移4mol电子,故按资料二,生成3mol氧气转移10+4+4=18mol电子,则生成1.5mol氧气转移9mol电子,
故答案为:KMnO4和O2;9;
(4)二氧化锰为催化剂,二氧化锰过少说明没与氯酸钾充分接触,后来反应速率加快,二氧化锰量没变,只能是反应物状态发生变化,接触充分,
故答案为:MnO2的质量占1/10时,在开始时KClO3与MnO2接触少,放出的氧气慢且少,加热至KClO3熔融与MnO2广泛接触,释放出氧气速率会加快.
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