Question

【題目】某興趣小組對(duì)氯酸鉀（KClO3）展開(kāi)如下探究：

（探究一）工業(yè)制備KClO3

以電石渣[主要成分為Ca(OH)2和CaCO3]為原料制備KClO3的流程如下：

（資料卡片）：氯化時(shí)，主要反應(yīng)為6Ca(OH)2 + 6X ═ Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O，少量 X與Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(ClO)2、CaCl2和H2O，Ca(ClO)2 分解為CaCl2和O2。

（1）根據(jù)資料，X的化學(xué)式為______，寫(xiě)出氯化時(shí)，X和Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(ClO)2的化學(xué)方程式______。

（2）氯化時(shí)，為提高X轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是______（填序號(hào)）。

A．充分?jǐn)嚢铦{料 B．加足量水使Ca(OH)2完全溶解 C．緩緩?fù)ㄈ隭

（3）操作1在實(shí)驗(yàn)室中的名稱是______，需要用到的玻璃儀器有______、______和玻璃棒，玻璃棒的作用是______。氯化過(guò)程控制電石渣過(guò)量，固體殘?jiān)�的主要成分�?/span>______和______（填化學(xué)式）。

（4）操作1后得到溶液中Ca(ClO3)2與CaCl2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比______1:5（填“＞”、“＜”或“=”）。轉(zhuǎn)化時(shí)，加入KCl發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

（5）操作2包含一系列實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)合如圖分析，主要操作為蒸發(fā)濃縮 →______→過(guò)濾→洗滌→低溫烘干。

（探究二）探究KClO3制氧氣

某小組利用如圖所示裝置對(duì)KClO3制氧氣進(jìn)行了探究：

（資料卡片）：

①KClO3的熔點(diǎn)約為356℃，MnO2在加熱條件下不分解。

②KClO3分解時(shí)，傳感器得到氧氣濃度隨溫度的變化示意圖及使用不同催化劑時(shí)的固體殘留率示意圖如下：

（6）由圖可知KClO3分解溫度______（填“高于”、“等于”或“低于”）其熔點(diǎn)。

（7）圖中，在KClO3分解前，傳感器測(cè)得氧氣濃度降低的原因可能是______。

（8）分析圖中，對(duì)KClO3分解催化效果更好的催化劑是______。

（9）將3.06gKClO3和MnO2混合物以4:1配比加熱至完全反應(yīng)，可得氧氣體積約為多少升____？(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，計(jì)算時(shí)精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。已知氧氣密度約為1.43g / L。）

Answer 1

【答案】Cl2 2Cl2+ 2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O AC 過(guò)濾 漏斗 燒杯 引流 CaCO3 Ca(OH)2 ＜ Ca(ClO3)2+2KCl=2KClO3↓+CaCl2 降溫結(jié)晶 高于 試管內(nèi)氣壓增大，排出一部分空氣，氯酸鉀還沒(méi)有分解生成氧氣 納米二氧化錳 0.67L

【解析】

（1）根據(jù)資料和質(zhì)量守恒定律可得，X的化學(xué)式為 Cl2；X和Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(ClO)2的化學(xué)方程式為：2Cl2+ 2Ca(OH)2＝Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O；

（2）氯化時(shí)，為提高X轉(zhuǎn)化為Ca(ClO3)2的轉(zhuǎn)化率，需要增加反應(yīng)物之間的接觸面積。

A、充分?jǐn)嚢铦{料，能增大接觸面積，提高轉(zhuǎn)化率；

B、加足量水使Ca(OH)2完全溶解，導(dǎo)致接觸面積降低而降低了轉(zhuǎn)化率；

C、緩緩?fù)ㄈ隭，能使反應(yīng)物接觸時(shí)間長(zhǎng)，提高轉(zhuǎn)化率。故選AC。

（3）操作1是固體和液體分離，在實(shí)驗(yàn)室中的名稱是過(guò)濾，需要用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯和玻璃棒，玻璃棒的作用是引流。氯化過(guò)程控制電石渣過(guò)量，導(dǎo)致氫氧化鈣過(guò)量，同時(shí)還含有碳酸鈣，所以固體殘?jiān)�的主要成分的化學(xué)式為 CaCO3和Ca(OH)2。

（4）由于主要反應(yīng)生成物Ca(ClO3)2與CaCl2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1：5，而還發(fā)生生成氯化鈣的反應(yīng)，所以操作1后得到溶液中Ca(ClO3)2與CaCl2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比＜1：5。轉(zhuǎn)化時(shí)，加入KCl發(fā)生反應(yīng)是氯酸鈣和氯化鉀反應(yīng)生成溶解度更小的氯酸鉀和氯化鈣，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(ClO3)2+2KCl=2KClO3↓+CaCl2。

（5）根據(jù)給出的溶解度曲線可知，氯酸鉀在低溫和氯酸鈣等相比溶解度更小，結(jié)合對(duì)應(yīng)的操作，可知操作2包含一系列實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)合圖分析，主要操作為蒸發(fā)濃縮→降溫結(jié)晶→過(guò)濾→洗滌→低溫烘干。

（6）由圖可知KClO3分解溫度高于其熔點(diǎn)。

（7）圖中，在KClO3分解前，傳感器測(cè)得氧氣濃度降低的原因可能是試管內(nèi)氣壓增大，排出一部分空氣，氯酸鉀還沒(méi)有分解生成氧氣。

（8）分析圖像，由于納米二氧化錳需要的溫度低且固體剩余更少即反應(yīng)更快，所以對(duì)KClO3分解催化效果更好的催化劑是納米二氧化錳。

（9）將3.06g KClO3和MnO2混合物以4：1配比加熱至完全反應(yīng)，則KClO3的質(zhì)量為：3.06g×≈2.45g，設(shè)生成氧氣的質(zhì)量為x，

x=0.96g

故生成氧氣的體積V== 0.67L