資源簡介

跨學科實踐活動
3　基于綠色化學探究實驗室制氧氣的原理
活動探究
【探究內容】
【探究關鍵】
1.了解綠色化學原則
根據原子利用率(×100%)的公式,計算實驗室制取氧氣三種方法的原子利用率:
制氧方法 化學方程式 原子利用率
分解 過氧化氫 　2H2O22H2O+O2↑　 ×100%≈　47.06%　
加熱高錳酸鉀 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑　 ×100%≈10.13%　
加熱氯酸鉀 　2KClO32KCl+3O2↑　 ×100%≈39.18%
2.基于綠色化學評估化學反應
查閱資料對實驗室制取氧氣的三個反應進行系統評估。
項目 綠色化學原則 分解過氧化氫 加熱高錳酸鉀 加熱氯酸鉀
原料 預防廢棄物產生 較易獲得且較為安全 嚴格的存儲和處理條件 嚴格的存儲和處理條件
過程 使用催化劑,溫和的反應條件,減少意外情況的可能性 催化劑,常溫,反應較快 加熱,試管易發生爆炸 催化劑,加熱,試管易發生爆炸
產物 極少的副產物,原子經濟性 只有水和氧氣 除氧氣外,還有其他固體,需要處理或分離 除氧氣外,還有其他固體,需要處理或分離
綜合評估,　分解過氧化氫　對環境最友好。
多維演練
1.下面四種途徑都可以得到氧氣:
化學實驗的綠色化就是以綠色化學的理念和原則來指導實驗工作。從實驗原料和反應過程的綠色化考慮,你認為在中學化學實驗中,甲、乙、丙三種制取氧氣的途徑中,　甲　(填“甲”“乙”或“丙”)途徑更體現化學實驗的綠色化追求。
2.有下列實驗裝置示意圖:
現有如下資料:
①實驗室用FeS固體與稀H2SO4在常溫下反應制取H2S氣體;
②通常狀況下,H2S是一種密度比空氣大的有毒氣體,能溶于水,水溶液能使紫色石蕊試液變紅,能與堿溶液反應。
若在實驗室中用上述反應原理制備并收集一瓶H2S氣體,且符合“綠色化學”理念(即有毒尾氣要除去),小明選用了如圖所示三個裝置,則裝置從左到右的連接順序為(填接口字母):a→　c　→　b　→　d　。
3.以下是實驗室制取氣體的裝置圖,回答下列問題:
(1)儀器①的名稱:　長頸漏斗　。
(2)實驗室利用A裝置制取氧氣的化學方程式:　2KClO32KCl+3O2↑　。
(3)實驗室可用裝置B或C制取H2,C裝置相對于B裝置,優點有　可以控制反應的速率　,使用G裝置收集H2,氣體應從　b　(填“b”或“c”)端通入。
(4)某化學家根據綠色化學中原子轉化利用率為100%的理念,為了同時制備氫氣和氧氣,設計了如下的各步化學反應(Br相對原子質量為80)
①CaBr2+H2OCaO+2HBr
②2HBr+HgHgBr2+H2↑
③HgBr2+CaOHgO+CaBr2
④2HgO2Hg+O2↑
若要通過上述方法制備8 g的氧氣,理論上需要溴化鈣的質量為　100　g,上述制備氣體的方法中存在的缺點是　制備過程中使用了汞,可能造成重金屬中毒或污染(或反應需要加熱,耗費較多能源等,合理即可)　(只寫一點即可)
4.氧氣是同學們非常熟悉的氣體,下面我們一起來探究幾個有關氧氣的問題。
如圖所示為實驗室常用的制取氧氣的實驗裝置,據此回答下列問題:
①寫出圖中標號的儀器名稱:
a　集氣瓶　;b　試管　。
②化學實驗綠色化的特點是原料、產物、條件無毒無害,提高原子的利用率。從綠色化學的理念考慮,應選擇A裝置制氧氣,請寫出用該裝置制取氧氣的化學方程式:　2H2O22H2O+O2↑　。
③制氧氣可選用的收集裝置是　C　或　D　(填字母)。
④通過查閱資料得知:
a.在實驗室中,常用加熱氯化銨(固體)和熟石灰(固體)混合物的方法制取氨氣;
b.氨氣是一種密度比空氣小且極易溶于水的氣體,其水溶液稱為氨水;
則實驗室制取氨氣時應選擇的發生裝置是　B　(填字母)。 跨學科實踐活動
3　基于綠色化學探究實驗室制氧氣的原理
活動探究
【探究內容】
【探究關鍵】
1.了解綠色化學原則
根據原子利用率(×100%)的公式,計算實驗室制取氧氣三種方法的原子利用率:
制氧方法 化學方程式 原子利用率
分解 過氧化氫 ×100%≈
加熱高錳酸鉀 ×100%≈
加熱氯酸鉀 ×100%≈
2.基于綠色化學評估化學反應
查閱資料對實驗室制取氧氣的三個反應進行系統評估。
項目 綠色化學原則 分解過氧化氫 加熱高錳酸鉀 加熱氯酸鉀
原料 預防廢棄物產生 嚴格的存儲和處理條件
過程 使用催化劑,溫和的反應條件,減少意外情況的可能性 加熱,試管易發生爆炸
產物 極少的副產物,原子經濟性 除氧氣外,還有其他固體,需要處理或分離
綜合評估, 對環境最友好。
多維演練
1.下面四種途徑都可以得到氧氣:
化學實驗的綠色化就是以綠色化學的理念和原則來指導實驗工作。從實驗原料和反應過程的綠色化考慮,你認為在中學化學實驗中,甲、乙、丙三種制取氧氣的途徑中, (填“甲”“乙”或“丙”)途徑更體現化學實驗的綠色化追求。
2.有下列實驗裝置示意圖:
現有如下資料:
①實驗室用FeS固體與稀H2SO4在常溫下反應制取H2S氣體;
②通常狀況下,H2S是一種密度比空氣大的有毒氣體,能溶于水,水溶液能使紫色石蕊試液變紅,能與堿溶液反應。
若在實驗室中用上述反應原理制備并收集一瓶H2S氣體,且符合“綠色化學”理念(即有毒尾氣要除去),小明選用了如圖所示三個裝置,則裝置從左到右的連接順序為(填接口字母):a→ → → 。
3.以下是實驗室制取氣體的裝置圖,回答下列問題:
(1)儀器①的名稱: 。
(2)實驗室利用A裝置制取氧氣的化學方程式: 。
(3)實驗室可用裝置B或C制取H2,C裝置相對于B裝置,優點有 ,使用G裝置收集H2,氣體應從 (填“b”或“c”)端通入。
(4)某化學家根據綠色化學中原子轉化利用率為100%的理念,為了同時制備氫氣和氧氣,設計了如下的各步化學反應(Br相對原子質量為80)
①CaBr2+H2OCaO+2HBr
②2HBr+HgHgBr2+H2↑
③HgBr2+CaOHgO+CaBr2
④2HgO2Hg+O2↑
若要通過上述方法制備8 g的氧氣,理論上需要溴化鈣的質量為 g,上述制備氣體的方法中存在的缺點是 (只寫一點即可)
4.氧氣是同學們非常熟悉的氣體,下面我們一起來探究幾個有關氧氣的問題。
如圖所示為實驗室常用的制取氧氣的實驗裝置,據此回答下列問題:
①寫出圖中標號的儀器名稱:
a ;b 。
②化學實驗綠色化的特點是原料、產物、條件無毒無害,提高原子的利用率。從綠色化學的理念考慮,應選擇A裝置制氧氣,請寫出用該裝置制取氧氣的化學方程式: 。
③制氧氣可選用的收集裝置是 或 (填字母)。
④通過查閱資料得知:
a.在實驗室中,常用加熱氯化銨(固體)和熟石灰(固體)混合物的方法制取氨氣;
b.氨氣是一種密度比空氣小且極易溶于水的氣體,其水溶液稱為氨水;
則實驗室制取氨氣時應選擇的發生裝置是 (填字母)。

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