Question

實驗室制取氧氣的實踐與研究．

（1）過氧化氫是一種無色透明的無毒液體，過氧化氫溶液俗稱“雙氧水”，具有強氧化性．貯運過氧化氫的試劑箱上最適合粘貼的一張標識是

 

（從上圖中選填字母序號）．
（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下圖所示．

①要收集干燥的氧氣，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可以連續反應使用，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（若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

 

．

Answer 1

分析：（1）過氧化氫溶液俗稱“雙氧水”，具有強氧化性，是一種氧化劑；
（2）①收集干燥的氧氣，不能使用排水法收集，為除去混在氣體中的水，需要使用干燥劑對氣體進行干燥處理；
②過氧化氫溶液緩緩加入可以控制藥品用量，達到控制反應速率的目的，使產生的氣流平穩；
③反應中的二氧化錳是反應的催化劑，在反應前后其質量和化學性質不變，仍可以繼續使用；
④氧氣溶于水、或氧氣沒有完全排出還有部分殘留于反應容器中、或排出的氧氣并沒進行完全收集等原因都會造成所收集到的氧氣量小于理論計算值；
（3）利用反應的化學方程式，根據化學變化前后原子種類、數目不變，推導出偏二甲肼的分子構成，寫出其化學式；
（4）完全反應前后質量均為85g，說明放出的氧氣的質量與所加入的催化劑二氧化錳質量相等；根據反應的化學方程式，由氧氣質量計算出完全反應時分解的過氧化氫的質量，過氧化氫與所取溶液的質量比即可得過氧化氫溶液中溶質的質量分數．

解答：解：（1）過氧化氫溶液俗稱“雙氧水”，是常用的氧化劑；圖C為氧化劑藥品的標識；
故答案為：C；
（2）①收集干燥的氧氣，可把氣體能過裝置濃硫酸的裝置C后，使用向上排空氣法對氣體進行收集；
故答案為：ACE或BCE；
②過氧化氫溶液緩緩加入，反應速率可以保持相對穩定，而得到平穩的氣流；也可以通過過氧化氫溶液緩緩加入達到控制反應的目的；
故答案為：能獲得平穩的氧氣流（或便于控制產生氣體的速率，控制反應進程，或防止反應過快）；
③反應中的催化劑二氧化錳在反應前后質量和化學性質均不變，仍可催化過氧化氫的分解；
故答案為：MnO₂是催化劑（或MnO₂起催化作用或沒有消耗）[或MnO₂在化學反應前后質量和化學性質都沒有改變]；
④反應溶液中的水中溶解有一定量的反應生成的氧氣，致使收集氣體比理論值偏小；為收集到較為純凈的氧氣，待產生的氣體均勻連續冒出時才開始收集，因此有部分氣體沒有收集；等等；
故答案為：液體中溶有一定量的氣體（或在等氣體較純凈收集前散逸一定量的氣體，或有部分氣體滯留在裝置中沒有排出，或排水法收集氣體結束時先將導管移出水面再停止產生氣體時有一定量的氣體散逸，或在制氣前H₂O₂有部分已分解，或收集不完全）（說明過程中“氣體的損耗”即可）；
（3）根據反應的化學方程式為X+8H₂O₂=2CO₂↑+N₂↑+12H₂O，生成物的2個CO₂分子、1個N₂分子和12個H₂O分子中共含C、H、O、N原子的個數依次為2、24、16、2；而反應前的8個H₂O₂分子中只含有16個H原子和16個O原子；根據化學變化前后原子種類、數目不變，則偏二甲肼X的分子中含有2個C原子、8個H原子和2個N原子，其化學式可表示感謝為C₂H₈N₂；
故答案為：C₂H₈N₂；
（4）設過氧化氫的質量為x
2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
68               32
 x               wg

68

32

=

x

wg

  x=

68

32

wg
過氧化氫溶液中溶質的質量分數=

68 32 wg

85g

×100%=

w

40

×100%=2.5w%
故答案為：2.5%w[或2.5w%、

w

40

、0.025w、

68w

32×85

×100%]．

點評：本題考查了利用過氧化氫制取氧氣的操作及實驗分析、利用化學方程式推斷化學式、根據化學方程式的計算及有關溶液的溶質質量分數的計算等相關知識．