Question

實驗室用過氧化氫制取氧氣的實踐與研究．
（1）過氧化氫中氧元素的化合價為

 

．
（2）過氧化氫溶液常用于實驗室制取氧氣．可供選擇的儀器或裝置如圖所示．

①用過氧化氫溶液制取氧氣時，氧氣中會含有較多的水蒸氣，為了收集干燥的氧氣，整套裝置的連接順序為（由氣體發(fā)生裝置開始）

 

（選填字母A～E）．
②加入藥品通常采用“把過氧化氫溶液緩緩加入盛有少量MnO₂的反應(yīng)容器中”，優(yōu)點是

 

．
③MnO₂可以連續(xù)使用，理由是

 

．
④根據(jù)化學(xué)方程式計算獲得的氧氣理論值總是比實際實驗操作收集到氣體的數(shù)值大（假設(shè)裝置不漏氣且實驗操作正確），原因是

 

．
（3）生產(chǎn)火箭燃料的工業(yè)廢水中含有少量偏二甲肼X，可用雙氧水處理排污，反應(yīng)的化學(xué)方程式為X+8H₂O₂═2CO₂↑+N₂↑+12H₂O，則X的化學(xué)式為

 

．
（4）85g過氧化氫溶液加入wg二氧化錳反應(yīng)完全后，留下混合物質(zhì)量仍為85g，則過氧化氫溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為

 

．（不要求寫計算過程）

Answer 1

分析：實驗室制取氧氣時，會遇到很多問題：如何控制氧氣的反應(yīng)速度？如何制取干燥的氣體？干燥劑MnO₂有哪些特點？為什么根據(jù)化學(xué)方程式計算獲得的氧氣理論值總是比實際實驗操作收集到氣體的數(shù)值大？等等，要解決這些問題必須通過實驗活動來獲得，而且還得將理論與實踐結(jié)合．

解答：解：
（1）在化合物中，正負化合價的代數(shù)和為零．已知在過氧化氫中氫元素化合價為+1價，故可得氧元素化合價-1價．
（2）①要制得干燥的氣體，除了必須用向上排空氣法收集外，還得需要收集之前加一個干燥裝置．所以裝置的連接順序應(yīng)該是
ACE或BCE．
②把過氧化氫溶液緩緩加入盛有少量MnO₂的反應(yīng)容器中是為了控制反應(yīng)速度，得到平穩(wěn)的氧氣流．
③MnO₂是該反應(yīng)的催化劑，在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，因此可以連續(xù)使用．
④制取氧氣時，一部分氧氣可能溶解在水中，也可能收集時散失，也可能殘留在導(dǎo)管中，或者過氧化氫有一部分已分解掉了．從而導(dǎo)致收集到的氣體往往小于理論值．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得X的化學(xué)式為C₂H₈N₂．
（4）氧氣的質(zhì)量為wg，過氧化氫的質(zhì)量為wg÷

16

34

=

34wg

16

．，
則過氧化氫溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為

34wg

16

÷85g×100%=

34w

16×85

%=2.5w%．

點評：該題從實驗室制取氧氣的實踐出發(fā)，考查許多可能出現(xiàn)的問題，對于學(xué)生掌握制取氧氣的方法以及實踐活動都有積極的指導(dǎo)意義．