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的反應容器中”，優點是

 

．
③MnO₂可以連續使用，理由是

 

．
④根據化學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值大（假設裝置不漏氣且實驗操作正確），原因是

 

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

 

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

 

．（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？為什么根據化學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合．

解答：解：
（1）在化合物中，正負化合價的代數和為零．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的反應容器中是為了控制反應速度，得到平穩的氧氣流．
③MnO₂是該反應的催化劑，在化學反應前后質量和化學性質不變，因此可以連續使用．
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，也可能殘留在導管中，或者過氧化氫有一部分已分解掉了．從而導致收集到的氣體往往小于理論值．
（3）根據質量守恒定律可得X的化學式為C₂H₈N₂．
（4）氧氣的質量為wg，過氧化氫的質量為wg÷

16

34

=

34wg

16

．，
則過氧化氫溶液中溶質的質量分數為

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，考查許多可能出現的問題，對于學生掌握制取氧氣的方法以及實踐活動都有積極的指導意義．