跨學(xué)科實(shí)踐活動3基于綠色化學(xué)探究實(shí)驗室制氧氣的原理訓(xùn)練八年級化學(xué)（五四學(xué)制）全一冊

魯教版八年級全第五單元定量研究化學(xué)反應(yīng)跨學(xué)科實(shí)踐活動3基于綠色化學(xué)探究實(shí)驗室制氧氣的原理同步訓(xùn)練活動1了解綠色化學(xué)原則綠色化學(xué)技術(shù)中最理想的是采用“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)，實(shí)

現(xiàn)反應(yīng)的綠色化，即原料分子中的每一個原子都轉(zhuǎn)化成產(chǎn)

品，不產(chǎn)生任何廢物和副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。當(dāng)

反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化成我們需要的產(chǎn)物時，原子的利用

率為100％。

制氧方法化學(xué)方程式原子利用率分解過氧化氫2H2O2

2H2O＋O2↑47.1％加熱高錳酸鉀2KMnO4

K2MnO4＋

MnO2＋O2↑10.1％

47.1％

MnO2＋O2↑10.1％通過計算可知，利用

?制取氧氣原子利用率

最高。過氧化氫制氧方法化學(xué)方程式原子利用率加熱氯酸鉀2KClO3

2KCl＋

3O2↑39.2％

3O2↑39.2％活動2基于綠色化學(xué)評估化學(xué)反應(yīng)依據(jù)綠色化學(xué)原則，要評估一個化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境友好程

度，除了考慮原子經(jīng)濟(jì)性之外，還需從原料、過程、產(chǎn)物等

方面進(jìn)行系統(tǒng)分析。例如，在原料方面，可以選擇“使用可

再生原料(R)”“使用可降解的化學(xué)產(chǎn)品(D)”等原則對反應(yīng)

進(jìn)行評估。請圍繞上述三個方面，選擇相應(yīng)的綠色化學(xué)原

則，并進(jìn)一步查閱資料，對實(shí)驗室制取氧氣的三個反應(yīng)進(jìn)行

系統(tǒng)評估，并填寫下列表格。綠色化學(xué)原則分解過氧化氫加熱高錳酸鉀加熱氯酸鉀原料使用安全的合成方法H2O2的生產(chǎn)過程無污染生產(chǎn)高錳酸鉀工藝復(fù)雜生產(chǎn)氯酸鉀能耗大過程溫和的反應(yīng)條件常溫下反應(yīng)需加熱需加熱使用安全的合成方法H2O2的生產(chǎn)過程無污染生產(chǎn)高錳酸鉀工藝復(fù)雜生產(chǎn)氯酸鉀能耗大溫和的反應(yīng)條件常溫下反應(yīng)需加熱需加熱綠色化學(xué)原則分解過氧化氫加熱高錳酸鉀加熱氯酸鉀產(chǎn)物極少的副產(chǎn)物極少的副產(chǎn)物副產(chǎn)物較多副產(chǎn)物較多(答案合理即可)綜合評估結(jié)果，可見在實(shí)驗室用

?制取氧氣

對環(huán)境最友好。極少的副產(chǎn)物極少的副產(chǎn)物副產(chǎn)物較多副產(chǎn)物較多過氧化氫活動3利用過氧化氫溶液制取氧氣反應(yīng)條件的確定(1)H2O2溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)市售H2O2溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為30％，直接用于制氧氣會因反應(yīng)速率過大而難以收集，確定合適的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就顯得很重要。將30％H2O2溶液稀釋為不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)之后與催化劑MnO2混合，觀察反應(yīng)現(xiàn)象以確定適宜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其反應(yīng)情況見下表：不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的H2O2溶液的反應(yīng)情況比較H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％反應(yīng)情況30反應(yīng)速率快，產(chǎn)生氣體量大，難于收集，使大量氣體逃逸；并將催化劑由導(dǎo)氣管吹出；產(chǎn)生的氣體來不及導(dǎo)出，造成錐形瓶內(nèi)壓力過大，使分液漏斗中的H2O2溶液難滴下，反應(yīng)中斷H2O2質(zhì)量分

數(shù)/％反應(yīng)情況15與30％H2O2溶液的反應(yīng)情況大體相同10反應(yīng)比較平緩，導(dǎo)管口氣泡均勻、連續(xù)，易

于收集，氣流平緩，無催化劑吹出，H2O2溶

液順利滴下，無明顯受阻現(xiàn)象，反應(yīng)過程較

易控制H2O2質(zhì)量分

數(shù)/％反應(yīng)情況5與10％H2O2溶液的反應(yīng)情況大體相同3與10％H2O2溶液的反應(yīng)情況大體相同2反應(yīng)緩慢，氣體產(chǎn)生量少由此表可知：3％～10％的H2O2溶液比較合適，但用3％

H2O2溶液制氧氣所需時間偏長，因此選用

?的

H2O2溶液制氧氣比較合適。5％～10％

(2)H2O2分解的催化劑各催化劑對10％H2O2分解的催化作用比較催化劑反應(yīng)情況Fe3O4只有小氣泡產(chǎn)生，集氣瓶中未收集到氣體，

H2O2分解率低土豆土豆表面有大量氣泡產(chǎn)生，以致容器底有白

沫，收集不到氣體，H2O2分解率低催化劑