Question

实验室用过氧化氢制取氧气的实践与研究．
（1）过氧化氢中氧元素的化合价为

 

．
（2）过氧化氢溶液常用于实验室制取氧气．可供选择的仪器或装置如图所示．

①用过氧化氢溶液制取氧气时，氧气中会含有较多的水蒸气，为了收集干燥的氧气，整套装置的连接顺序为（由气体发生装置开始）

 

（选填字母A～E）．
②加入药品通常采用“把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量MnO₂的反应容器中”，优点是

 

．
③MnO₂可以连续使用，理由是

 

．
④根据化学方程式计算获得的氧气理论值总是比实际实验操作收集到气体的数值大（假设装置不漏气且实验操作正确），原因是

 

．
（3）生产火箭燃料的工业废水中含有少量偏二甲肼X，可用双氧水处理排污，反应的化学方程式为X+8H₂O₂═2CO₂↑+N₂↑+12H₂O，则X的化学式为

 

．
（4）85g过氧化氢溶液加入wg二氧化锰反应完全后，留下混合物质量仍为85g，则过氧化氢溶液中溶质的质量分数为

 

．（不要求写计算过程）

Answer 1

分析：实验室制取氧气时，会遇到很多问题：如何控制氧气的反应速度？如何制取干燥的气体？干燥剂MnO₂有哪些特点？为什么根据化学方程式计算获得的氧气理论值总是比实际实验操作收集到气体的数值大？等等，要解决这些问题必须通过实验活动来获得，而且还得将理论与实践结合．

解答：解：
（1）在化合物中，正负化合价的代数和为零．已知在过氧化氢中氢元素化合价为+1价，故可得氧元素化合价-1价．
（2）①要制得干燥的气体，除了必须用向上排空气法收集外，还得需要收集之前加一个干燥装置．所以装置的连接顺序应该是
ACE或BCE．
②把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量MnO₂的反应容器中是为了控制反应速度，得到平稳的氧气流．
③MnO₂是该反应的催化剂，在化学反应前后质量和化学性质不变，因此可以连续使用．
④制取氧气时，一部分氧气可能溶解在水中，也可能收集时散失，也可能残留在导管中，或者过氧化氢有一部分已分解掉了．从而导致收集到的气体往往小于理论值．
（3）根据质量守恒定律可得X的化学式为C₂H₈N₂．
（4）氧气的质量为wg，过氧化氢的质量为wg÷

16

34

=

34wg

16

．，
则过氧化氢溶液中溶质的质量分数为

34wg

16

÷85g×100%=

34w

16×85

%=2.5w%．

点评：该题从实验室制取氧气的实践出发，考查许多可能出现的问题，对于学生掌握制取氧气的方法以及实践活动都有积极的指导意义．