题目
用加热氯酸钾(rm KClO_3)的方法制备氧气，氧气用排水集气法收集，在26℃，102 kPa压力下收集到的气体体积为0.250L, 计算： (1) 收集到多少摩尔氧气？ (2)有多少克rm KClO_3发生分解。(已知26℃时水的蒸气压为3.33 kPa)
用加热氯酸钾($$\rm KClO_3$$)的方法制备氧气，氧气用排水集气法收集，在26℃，102 kPa压力下收集到的气体体积为0.250L, 计算：
(1) 收集到多少摩尔氧气？
(2)有多少克$$\rm KClO_3$$发生分解。(已知26℃时水的蒸气压为3.33 kPa)
题目解答
答案
(1)$$\rm 0.00992\ mol$$
(2)$$\rm 0.81\ g$$
解析
步骤 1：计算氧气的分压
在排水集气法中，收集到的气体是氧气和水蒸气的混合物。因此，氧气的分压等于总压减去水蒸气的分压。
步骤 2：使用理想气体方程计算氧气的摩尔数
使用理想气体方程$$PV=nRT$$，其中$$P$$是氧气的分压，$$V$$是气体体积，$$n$$是摩尔数，$$R$$是理想气体常数，$$T$$是温度（以开尔文为单位）。
步骤 3：计算分解的$$\rm KClO_3$$的质量
根据化学方程式$$2\rm KClO_3 \rightarrow 2\rm KCl + 3\rm O_2$$，计算出分解的$$\rm KClO_3$$的质量。
【答案】
(1) 收集到的氧气摩尔数为$$\rm 0.00992\ mol$$。
(2) 分解的$$\rm KClO_3$$的质量为$$\rm 0.81\ g$$。
【解析】
步骤 1：计算氧气的分压
在排水集气法中，收集到的气体是氧气和水蒸气的混合物。因此，氧气的分压等于总压减去水蒸气的分压。
$$P_{\rm O_2} = P_{\rm 总} - P_{\rm H_2O} = 102\ kPa - 3.33\ kPa = 98.67\ kPa$$
步骤 2：使用理想气体方程计算氧气的摩尔数
使用理想气体方程$$PV=nRT$$，其中$$P$$是氧气的分压，$$V$$是气体体积，$$n$$是摩尔数，$$R$$是理想气体常数，$$T$$是温度（以开尔文为单位）。
$$n_{\rm O_2} = \frac{P_{\rm O_2}V}{RT} = \frac{98.67\ kPa \times 0.250\ L}{8.314\ J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1} \times (26 + 273)\ K} = 0.00992\ mol$$
步骤 3：计算分解的$$\rm KClO_3$$的质量
根据化学方程式$$2\rm KClO_3 \rightarrow 2\rm KCl + 3\rm O_2$$，计算出分解的$$\rm KClO_3$$的质量。
$$n_{\rm KClO_3} = \frac{2}{3}n_{\rm O_2} = \frac{2}{3} \times 0.00992\ mol = 0.00661\ mol$$
$$m_{\rm KClO_3} = n_{\rm KClO_3} \times M_{\rm KClO_3} = 0.00661\ mol \times 122.55\ g\cdot mol^{-1} = 0.81\ g$$
在排水集气法中，收集到的气体是氧气和水蒸气的混合物。因此，氧气的分压等于总压减去水蒸气的分压。
步骤 2：使用理想气体方程计算氧气的摩尔数
使用理想气体方程$$PV=nRT$$，其中$$P$$是氧气的分压，$$V$$是气体体积，$$n$$是摩尔数，$$R$$是理想气体常数，$$T$$是温度（以开尔文为单位）。
步骤 3：计算分解的$$\rm KClO_3$$的质量
根据化学方程式$$2\rm KClO_3 \rightarrow 2\rm KCl + 3\rm O_2$$，计算出分解的$$\rm KClO_3$$的质量。
【答案】
(1) 收集到的氧气摩尔数为$$\rm 0.00992\ mol$$。
(2) 分解的$$\rm KClO_3$$的质量为$$\rm 0.81\ g$$。
【解析】
步骤 1：计算氧气的分压
在排水集气法中，收集到的气体是氧气和水蒸气的混合物。因此，氧气的分压等于总压减去水蒸气的分压。
$$P_{\rm O_2} = P_{\rm 总} - P_{\rm H_2O} = 102\ kPa - 3.33\ kPa = 98.67\ kPa$$
步骤 2：使用理想气体方程计算氧气的摩尔数
使用理想气体方程$$PV=nRT$$，其中$$P$$是氧气的分压，$$V$$是气体体积，$$n$$是摩尔数，$$R$$是理想气体常数，$$T$$是温度（以开尔文为单位）。
$$n_{\rm O_2} = \frac{P_{\rm O_2}V}{RT} = \frac{98.67\ kPa \times 0.250\ L}{8.314\ J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1} \times (26 + 273)\ K} = 0.00992\ mol$$
步骤 3：计算分解的$$\rm KClO_3$$的质量
根据化学方程式$$2\rm KClO_3 \rightarrow 2\rm KCl + 3\rm O_2$$，计算出分解的$$\rm KClO_3$$的质量。
$$n_{\rm KClO_3} = \frac{2}{3}n_{\rm O_2} = \frac{2}{3} \times 0.00992\ mol = 0.00661\ mol$$
$$m_{\rm KClO_3} = n_{\rm KClO_3} \times M_{\rm KClO_3} = 0.00661\ mol \times 122.55\ g\cdot mol^{-1} = 0.81\ g$$