Question

【題目】某興趣小組對氯酸鉀（KClO3）展開如下探究：

（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，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______，寫出氯化時，X和Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(ClO)2的化學(xué)方程式______。

（2）氯化時，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）。

A．充分攪拌漿料 B．加足量水使Ca(OH)2完全溶解 C．緩緩?fù)ㄈ隭

（3）操作1在實驗室中的名稱是______，需要用到的玻璃儀器有______、______和玻璃棒，玻璃棒的作用是______。氯化過程控制電石渣過量，固體殘渣的主要成分為______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)計量數(shù)之比______1:5（填“＞”、“＜”或“=”）。轉(zhuǎn)化時，加入KCl發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

（5）操作2包含一系列實驗操作，結(jié)合如圖分析，主要操作為蒸發(fā)濃縮 →______→過濾→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KClO3制氧氣進行了探究：

（資料卡片）：

①KClO3的熔點約為356℃，MnO2在加熱條件下不分解。

②KClO3分解時，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。

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

（8）分析圖中，對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____？(寫出計算過程，計算時精確到小數(shù)點后兩位。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，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、充分攪拌漿料，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)物接觸時間長，提高轉(zhuǎn)化率。故選AC。

（3）操作1是固體和液體分離，在實驗室中的名稱是過濾，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。氯化過程控制電石渣過量，導(dǎo)致氫氧化鈣過量，同時還含有碳酸鈣，所以固體殘渣的主要成分的化學(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)計量數(shù)之比＜1：5。轉(zhuǎn)化時，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)合對應(yīng)的操作，可知操作2包含一系列實驗操作，結(jié)合圖分析，主要操作為蒸發(fā)濃縮→降溫結(jié)晶→過濾→洗滌→低溫烘干。

（6）由圖可知KClO3分解溫度高于其熔點。

（7）圖中，在KClO3分解前，傳感器測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