資源簡(jiǎn)介

第五單元 跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng) 3 基于綠色化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)室制氧氣的原理 導(dǎo)學(xué)案
一、自主預(yù)科填空
綠色化學(xué)的核心是________。
實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的常用方法有________、________和________。
二、知識(shí)清單
綠色化學(xué)的理念
含義：________。
原則：________。
實(shí)驗(yàn)室制氧氣方法的比較
加熱高錳酸鉀制氧氣：________。
加熱氯酸鉀和二氧化錳制氧氣：________。
過(guò)氧化氫分解制氧氣：________。
實(shí)驗(yàn)裝置的選擇
發(fā)生裝置：________。
收集裝置：________。
三、要點(diǎn)講解
綠色化學(xué)的理念
含義：綠色化學(xué)又稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)，是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。
原則：綠色化學(xué)的核心原則包括預(yù)防污染、原子經(jīng)濟(jì)性、低毒化學(xué)合成、設(shè)計(jì)安全化學(xué)品、使用安全溶劑和助劑、提高能源效率、利用可再生資源、減少衍生物等。
常考易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)綠色化學(xué)的含義和原則理解不深入；不能將綠色化學(xué)的理念應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的分析。
實(shí)驗(yàn)室制氧氣方法的比較
加熱高錳酸鉀制氧氣：優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速率適中，氧氣產(chǎn)量較高；缺點(diǎn)是需要加熱，操作相對(duì)復(fù)雜，且高錳酸鉀分解后的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境有一定影響。
加熱氯酸鉀和二氧化錳制氧氣：優(yōu)點(diǎn)是氧氣產(chǎn)量較高；缺點(diǎn)是需要加熱，且二氧化錳的回收和處理需要注意環(huán)保。
過(guò)氧化氫分解制氧氣：優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)條件溫和（常溫即可），操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物無(wú)污染；缺點(diǎn)是過(guò)氧化氫溶液濃度較低時(shí)反應(yīng)速率較慢。
常考易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)各種制氧方法的優(yōu)缺點(diǎn)認(rèn)識(shí)不全面；在選擇制氧方法時(shí)未充分考慮綠色化學(xué)的要求。
實(shí)驗(yàn)裝置的選擇
發(fā)生裝置：
固體加熱型（適用于加熱高錳酸鉀、加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物）：包括酒精燈、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、試管、導(dǎo)管等儀器。
固液不加熱型（適用于過(guò)氧化氫分解）：包括長(zhǎng)頸漏斗（或分液漏斗）、錐形瓶、雙孔塞、導(dǎo)管等儀器。
收集裝置：
排水法：適用于不易溶于水且不與水反應(yīng)的氣體。優(yōu)點(diǎn)是收集的氣體較純凈，但收集的氣體中含有一定量的水蒸氣。
向上排空氣法：適用于密度比空氣大且不與空氣中成分反應(yīng)的氣體。優(yōu)點(diǎn)是收集的氣體較干燥，但純度相對(duì)較低。
常考易錯(cuò)點(diǎn)：發(fā)生裝置和收集裝置選擇不當(dāng)，如選擇固體加熱型裝置制取過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣；對(duì)氣體的溶解性和密度判斷錯(cuò)誤，導(dǎo)致收集裝置選擇錯(cuò)誤；在組裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，儀器連接不緊密或順序不正確。
四、例題賞析
下列制取氧氣的方法中，最符合綠色化學(xué)理念的是（ ）
A. 加熱高錳酸鉀 B. 加熱氯酸鉀和二氧化錳
C. 過(guò)氧化氫分解 D. 電解水
答案：C
解析：過(guò)氧化氫分解制氧氣在常溫下進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物是水和氧氣，無(wú)污染，最符合綠色化學(xué)理念。A、B 選項(xiàng)需要加熱，消耗能源且可能產(chǎn)生污染物；D 選項(xiàng)電解水消耗電能較多，C 選項(xiàng)正確。
在實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)中，為了體現(xiàn)綠色化學(xué)，下列做法不正確的是（ ）
A. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將剩余藥品隨意丟棄
B. 盡量選擇無(wú)污染或污染小的實(shí)驗(yàn)方法
C. 對(duì)反應(yīng)后的廢棄物進(jìn)行合理處理
D. 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，減少藥品用量
答案：A
解析：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將剩余藥品隨意丟棄會(huì)造成環(huán)境污染，不符合綠色化學(xué)理念。B、C、D 選項(xiàng)的做法都符合綠色化學(xué)的要求，A 選項(xiàng)不正確。
以下關(guān)于綠色化學(xué)的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（ ）
A. 綠色化學(xué)旨在消除污染，而不是治理污染
B. 綠色化學(xué)要求所有化學(xué)反應(yīng)都必須在常溫常壓下進(jìn)行
C. 綠色化學(xué)要求最大限度地利用原料
D. 綠色化學(xué)要求產(chǎn)品對(duì)環(huán)境友好
答案：B
解析：綠色化學(xué)旨在從源頭上消除污染，A 選項(xiàng)正確；并非所有化學(xué)反應(yīng)都必須在常溫常壓下進(jìn)行，而是要在設(shè)計(jì)和選擇反應(yīng)時(shí)考慮減少污染和提高原子利用率等因素，B 選項(xiàng)錯(cuò)誤；綠色化學(xué)要求最大限度地利用原料，減少浪費(fèi)，C 選項(xiàng)正確；產(chǎn)品對(duì)環(huán)境友好是綠色化學(xué)的重要要求之一，D 選項(xiàng)正確。
在實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的實(shí)驗(yàn)中，從綠色化學(xué)的角度考慮，最佳的制取方法是（ ）
A. 加熱高錳酸鉀制取氧氣
B. 加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣
C. 用過(guò)氧化氫溶液在二氧化錳的催化作用下制取氧氣
D. 電解水制取氧氣
答案：C
解析：加熱高錳酸鉀制取氧氣需要加熱，且反應(yīng)后剩余固體廢棄物較多，A 選項(xiàng)不符合；加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣也需要加熱，操作相對(duì)復(fù)雜，且二氧化錳的回收處理需要注意環(huán)保，B 選項(xiàng)不符合；用過(guò)氧化氫溶液在二氧化錳的催化作用下制取氧氣，反應(yīng)條件溫和，常溫即可進(jìn)行，產(chǎn)物只有水和氧氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，符合綠色化學(xué)的要求，C 選項(xiàng)符合；電解水制取氧氣消耗電能較多，且操作相對(duì)復(fù)雜，D 選項(xiàng)不符合。
五、考點(diǎn)集訓(xùn)
綠色化學(xué)要求從根本上減少或杜絕污染。下列做法符合綠色化學(xué)理念的是（ ）
A. 實(shí)驗(yàn)中未說(shuō)明藥品用量時(shí)，取用較多量藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
B. 實(shí)驗(yàn)室將廢液直接倒入下水道
C. 對(duì)廢舊電池作深埋處理，消除其污染
D. 化工生產(chǎn)中使原料盡可能地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品
從綠色化學(xué)的角度考慮，實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的最佳方法是（ ）
A. 通電使水分解 B. 過(guò)氧化氫催化分解
C. 高錳酸鉀加熱分解 D. 氯酸鉀加熱分解
基于綠色化學(xué)理念，在選擇實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法時(shí)，應(yīng)考慮的因素有（ ）
A. 反應(yīng)條件 B. 原料的利用率 C. 產(chǎn)物的環(huán)保性 D. 以上都是
從綠色化學(xué)的角度分析，下列制取氧氣的方法中，存在不足的是（ ）
A. 以二氧化錳為催化劑分解過(guò)氧化氫溶液
B. 加熱高錳酸鉀制取氧氣
C. 利用太陽(yáng)能分解水制取氧氣
D. 植物光合作用產(chǎn)生氧氣

展開更多......

收起↑