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9.KClO3是一种常见的氧化剂,常用于医药工业、印染工业和制造烟火.实验室用KClO3和MnO2混合加热制氧气,现取KClO3和MnO2的混合物16.60g加热至恒重,将反应后的固体加15g水充分溶解,剩余固体6.55g (25℃),再加5g水充分溶解,仍剩余固体4.80g(25℃).
(1)若剩余的4.80g固体全是MnO2,则原混合物中KClO3的质量为11.80g;
(2)若剩余的4.80g固体是MnO2和KCl的混合物
①求25℃时KCl的溶解度;
②求原混合物中KClO3的质量;
③所得KCl溶液的密度为1.72g/cm3,则溶液的物质的量浓度为多少?(保留2位小数)
(3)工业常利用3Cl2+6KOH(热)→KClO3+5KCl+3H2O,制取KClO3(混有KClO).实验室模拟KClO3制备,在热的KOH溶液中通入一定量氯气充分反应后,测定溶液中n(K+):n(Cl-)=14:11,将所得溶液低温蒸干,那么在得到的固体中KClO3的质量分数的取值范围为多少?(用小数表示,保留3位小数)

分析 (1)若剩余的4.80g固体全是MnO2,m(KClO3)=16.60g-4.80g;
(2)若剩余的4.80g固体是MnO2和KCl的混合物,则5g水溶解氯化钾得到的溶液是饱和溶液,据此计算其溶解度;反应前后质量减少的质量为氧气的质量,根据氯酸钾和氧气之间的关系式计算氯酸钾的质量;
根据溶液质量、密度计算溶液体积,再结合c=$\frac{n}{V}$计算溶液的物质的量浓度;
(3)测定溶液中n(K+):n(Cl-)=14:11,结合氯气与KOH反应生成氯酸钾和KCl或KClO和KCl来计算质量分数的范围.

解答 解:(1)若剩余的4.80g固体全是MnO2,m(KClO3)=16.60g-4.80g=11.80g,
故答案为:11.80;
(2)若剩余的4.80g固体是MnO2和KCl的混合物,则5g水溶解氯化钾得到的溶液是饱和溶液,5g水溶解KCl的质量=6.55g-4.80g=1.75g,
①则100g水溶解KCl的质量=$\frac{1.75g}{5g}$×100g=35g,答:25℃时KCl的溶解度35g;
②20g水溶解氯化钾的质量=1.75g×4=7g,反应前后质量减少的质量为氧气的质量,氧气的质量=16.60g-7g-4.80g=4.8g,根据氧原子守恒得$\frac{\frac{4.8g}{16g/mol}}{3}$×122.5g/mol=12.25,答:原混合物中KClO3的质量12.25g;
③溶液的质量=20g+7g=27g,溶液的体积=$\frac{27g}{1.72g/mL}$,n(KCl)=$\frac{7g}{74.5g/mol}$,则溶液的物质的量浓度=$\frac{\frac{7g}{74.5g/mol}}{\frac{27g}{1.72g/mL}}$=5.99mol/L,
答:所得KCl溶液的密度为1.72g/cm3,则溶液的物质的量浓度为5.99;
(3)测定溶液中n(K+):n(Cl-)=14:11,设钾离子为14mol,氯离子11mol,
①由零价氯变成负一价的,一共需要得到11mol电子,如果剩下的K离子是氯酸钾和次氯酸钾,
由得失电子守恒可知氯酸钾是2mol,次氯酸钾是1mol,
所以得到的晶体是11molKCl,1molKClO,2molKClO3,
氯酸钾的质量分数是$\frac{2×122.5}{11×74.5+1×106.5+2×122.5}$×100%=0.212,
②由零价氯变成负一价的,一共需要得到11mol电子,若其余为氯酸钾和氢氧化钾的混合物,由得失电子守恒可以得到氯酸钾是$\frac{11}{5}$=2.2mol,
那么氢氧化钾是14mol-11mol-2.2mol=0.8mol,
所以氯酸钾的质量分数是$\frac{2.2×122.5}{11×74.5+2.2×122.5+0.8×56}$×100%=0.238,
答:得到的固体中KClO3的质量分数的取值范围为0.212~0.238.

点评 本题考查了混合物的计算,涉及物质的量浓度的计算、溶解度的计算、物质间的反应等知识点,根据物质之间的关系式进行计算,注意结合原子守恒进行解答,题目难度中等.

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