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把12.25g氯酸钾与2g二氧化锰的混合物装入大试管中,加热制取氧气.加热一定时间后,将试管冷却、称量,由试管中得到9.45g固体物质.通过计算回答: (1)得到的氧气在标准状况下的体积是多少升(在

把12.25g氯酸钾与2g二氧化锰的混合物装入大试管中,加热制取氧气.加热一定时间后,将试管冷却、称量,由试管中得到9.45g固体物质.通过计算回答: (1)得到的氧气在标准状况下的体积是多少升(在标准状况下,32g氧气的体积为22.4L)?______ (2)氯酸钾是否已全部分解?______.

根据题目给出的反应过程,首先明确反应方程式:

氯酸钾(KClO₃)在二氧化锰(MnO₂)催化下加热分解生成氯化钾(KCl)和氧气(O₂):

2KClO3MnO22KCl+3O22KClO_3 \xrightarrow{\text{MnO}_2} 2KCl + 3O_2

2KCl+3O2

(1)得到的氧气在标准状况下的体积是多少升?

步骤1:计算生成的氧气的质量。

根据题目中给出的数据:

初始混合物的质量 = 12.25g(氯酸钾) + 2g(二氧化锰) = 14.25g

反应后剩余的固体物质质量 = 9.45g(其中包括氯化钾和二氧化锰)

所以,氧气的质量 = 初始质量 - 剩余固体质量 = 14.25g - 9.45g = 4.8g

步骤2:计算氧气的物质的量。

氧气的相对分子质量为 32 g/mol,所以氧气的物质的量为:

氧气物质的量=4.8 g32 g/mol=0.15 mol\text{氧气物质的量} = \frac{4.8 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} = 0.15 \text{ mol}

步骤3:计算氧气在标准状况下的体积。

在标准状况下(0°C,1 atm),1 mol 氧气占据 22.4 L。所以氧气的体积为:

氧气体积=0.15 mol×22.4 L/mol=3.36 L\text{氧气体积} = 0.15 \text{ mol} \times 22.4 \text{ L/mol} = 3.36 \text{ L}

回答
(1)得到的氧气在标准状况下的体积是 3.36 L


(2)氯酸钾是否已全部分解?

步骤1:根据反应方程式,氯酸钾分解时每分解 2 mol 氯酸钾会生成 3 mol 氧气。

步骤2:计算理论上需要的氯酸钾质量来生成 4.8g 的氧气。

首先,氧气的物质的量为 0.15 mol。根据反应方程式:

2 mol KClO33 mol O2=x mol KClO30.15 mol O2\frac{2 \text{ mol KClO}_3}{3 \text{ mol O}_2} = \frac{x \text{ mol KClO}_3}{0.15 \text{ mol O}_2}

解得:x=0.1 mol KClO3x = 0.1 \text{ mol KClO}_3

氯酸钾的相对分子质量为 122.55 g/mol,所以需要的氯酸钾质量为:

氯酸钾质量=0.1 mol×122.55 g/mol=12.255 g\text{氯酸钾质量} = 0.1 \text{ mol} \times 122.55 \text{ g/mol} = 12.255 \text{ g}

步骤3:比较实际使用的氯酸钾质量和计算出来的需要的氯酸钾质量。

实际使用的氯酸钾质量为 12.25g(与理论值非常接近)。

计算中可得出,理论上需要的氯酸钾质量为 12.255g。

因为实际使用量与理论计算值非常接近,可以推测氯酸钾已接近完全分解,且没有显著剩余。

回答
(2)氯酸钾 几乎已完全分解,但可能存在微量未分解的氯酸钾。

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