资源简介

跨学科实践活动
3　基于绿色化学探究实验室制氧气的原理
活动探究
【探究内容】
【探究关键】
1.了解绿色化学原则
根据原子利用率(×100%)的公式,计算实验室制取氧气三种方法的原子利用率:
制氧方法 化学方程式 原子利用率
分解 过氧化氢 　2H2O22H2O+O2↑　 ×100%≈　47.06%　
加热高锰酸钾 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑　 ×100%≈10.13%　
加热氯酸钾 　2KClO32KCl+3O2↑　 ×100%≈39.18%
2.基于绿色化学评估化学反应
查阅资料对实验室制取氧气的三个反应进行系统评估。
项目 绿色化学原则 分解过氧化氢 加热高锰酸钾 加热氯酸钾
原料 预防废弃物产生 较易获得且较为安全 严格的存储和处理条件 严格的存储和处理条件
过程 使用催化剂,温和的反应条件,减少意外情况的可能性 催化剂,常温,反应较快 加热,试管易发生爆炸 催化剂,加热,试管易发生爆炸
产物 极少的副产物,原子经济性 只有水和氧气 除氧气外,还有其他固体,需要处理或分离 除氧气外,还有其他固体,需要处理或分离
综合评估,　分解过氧化氢　对环境最友好。
多维演练
1.下面四种途径都可以得到氧气:
化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作。从实验原料和反应过程的绿色化考虑,你认为在中学化学实验中,甲、乙、丙三种制取氧气的途径中,　甲　(填“甲”“乙”或“丙”)途径更体现化学实验的绿色化追求。
2.有下列实验装置示意图:
现有如下资料:
①实验室用FeS固体与稀H2SO4在常温下反应制取H2S气体;
②通常状况下,H2S是一种密度比空气大的有毒气体,能溶于水,水溶液能使紫色石蕊试液变红,能与碱溶液反应。
若在实验室中用上述反应原理制备并收集一瓶H2S气体,且符合“绿色化学”理念(即有毒尾气要除去),小明选用了如图所示三个装置,则装置从左到右的连接顺序为(填接口字母):a→　c　→　b　→　d　。
3.以下是实验室制取气体的装置图,回答下列问题:
(1)仪器①的名称:　长颈漏斗　。
(2)实验室利用A装置制取氧气的化学方程式:　2KClO32KCl+3O2↑　。
(3)实验室可用装置B或C制取H2,C装置相对于B装置,优点有　可以控制反应的速率　,使用G装置收集H2,气体应从　b　(填“b”或“c”)端通入。
(4)某化学家根据绿色化学中原子转化利用率为100%的理念,为了同时制备氢气和氧气,设计了如下的各步化学反应(Br相对原子质量为80)
①CaBr2+H2OCaO+2HBr
②2HBr+HgHgBr2+H2↑
③HgBr2+CaOHgO+CaBr2
④2HgO2Hg+O2↑
若要通过上述方法制备8 g的氧气,理论上需要溴化钙的质量为　100　g,上述制备气体的方法中存在的缺点是　制备过程中使用了汞,可能造成重金属中毒或污染(或反应需要加热,耗费较多能源等,合理即可)　(只写一点即可)
4.氧气是同学们非常熟悉的气体,下面我们一起来探究几个有关氧气的问题。
如图所示为实验室常用的制取氧气的实验装置,据此回答下列问题:
①写出图中标号的仪器名称:
a　集气瓶　;b　试管　。
②化学实验绿色化的特点是原料、产物、条件无毒无害,提高原子的利用率。从绿色化学的理念考虑,应选择A装置制氧气,请写出用该装置制取氧气的化学方程式:　2H2O22H2O+O2↑　。
③制氧气可选用的收集装置是　C　或　D　(填字母)。
④通过查阅资料得知:
a.在实验室中,常用加热氯化铵(固体)和熟石灰(固体)混合物的方法制取氨气;
b.氨气是一种密度比空气小且极易溶于水的气体,其水溶液称为氨水;
则实验室制取氨气时应选择的发生装置是　B　(填字母)。 跨学科实践活动
3　基于绿色化学探究实验室制氧气的原理
活动探究
【探究内容】
【探究关键】
1.了解绿色化学原则
根据原子利用率(×100%)的公式,计算实验室制取氧气三种方法的原子利用率:
制氧方法 化学方程式 原子利用率
分解 过氧化氢 ×100%≈
加热高锰酸钾 ×100%≈
加热氯酸钾 ×100%≈
2.基于绿色化学评估化学反应
查阅资料对实验室制取氧气的三个反应进行系统评估。
项目 绿色化学原则 分解过氧化氢 加热高锰酸钾 加热氯酸钾
原料 预防废弃物产生 严格的存储和处理条件
过程 使用催化剂,温和的反应条件,减少意外情况的可能性 加热,试管易发生爆炸
产物 极少的副产物,原子经济性 除氧气外,还有其他固体,需要处理或分离
综合评估, 对环境最友好。
多维演练
1.下面四种途径都可以得到氧气:
化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作。从实验原料和反应过程的绿色化考虑,你认为在中学化学实验中,甲、乙、丙三种制取氧气的途径中, (填“甲”“乙”或“丙”)途径更体现化学实验的绿色化追求。
2.有下列实验装置示意图:
现有如下资料:
①实验室用FeS固体与稀H2SO4在常温下反应制取H2S气体;
②通常状况下,H2S是一种密度比空气大的有毒气体,能溶于水,水溶液能使紫色石蕊试液变红,能与碱溶液反应。
若在实验室中用上述反应原理制备并收集一瓶H2S气体,且符合“绿色化学”理念(即有毒尾气要除去),小明选用了如图所示三个装置,则装置从左到右的连接顺序为(填接口字母):a→ → → 。
3.以下是实验室制取气体的装置图,回答下列问题:
(1)仪器①的名称: 。
(2)实验室利用A装置制取氧气的化学方程式: 。
(3)实验室可用装置B或C制取H2,C装置相对于B装置,优点有 ,使用G装置收集H2,气体应从 (填“b”或“c”)端通入。
(4)某化学家根据绿色化学中原子转化利用率为100%的理念,为了同时制备氢气和氧气,设计了如下的各步化学反应(Br相对原子质量为80)
①CaBr2+H2OCaO+2HBr
②2HBr+HgHgBr2+H2↑
③HgBr2+CaOHgO+CaBr2
④2HgO2Hg+O2↑
若要通过上述方法制备8 g的氧气,理论上需要溴化钙的质量为 g,上述制备气体的方法中存在的缺点是 (只写一点即可)
4.氧气是同学们非常熟悉的气体,下面我们一起来探究几个有关氧气的问题。
如图所示为实验室常用的制取氧气的实验装置,据此回答下列问题:
①写出图中标号的仪器名称:
a ;b 。
②化学实验绿色化的特点是原料、产物、条件无毒无害,提高原子的利用率。从绿色化学的理念考虑,应选择A装置制氧气,请写出用该装置制取氧气的化学方程式: 。
③制氧气可选用的收集装置是 或 (填字母)。
④通过查阅资料得知:
a.在实验室中,常用加热氯化铵(固体)和熟石灰(固体)混合物的方法制取氨气;
b.氨气是一种密度比空气小且极易溶于水的气体,其水溶液称为氨水;
则实验室制取氨气时应选择的发生装置是 (填字母)。

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