Question

3．實驗室制取氣體需要考慮原理、發(fā)生裝置、收集方法 驗證方法、步驟等因素；下面是我們實驗室制取氧氣需要考慮的一些問題：
（1）下面是一些制取氧氣的方法：
①用二氧化錳催化過氧化氫制取氧氣；
②加熱高錳酸鉀制取氧氣
③加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物制取氧氣；
④分離液態(tài)空氣制取氧氣；
⑤通電分解水制取氧氣；
上述制取氧氣的實驗方案中，最適合實驗室制取氧氣的方案是①（序號）；理由是反應在常溫即可進行，節(jié)能，簡便，生成水，無污染．
（2）如圖是實驗室制取和收集氣體的常見裝置：

①利用上述（1）中你選擇的方案來制取氧氣；發(fā)生裝置應該選擇B，收集方法可以選擇CE．如果需要制取一瓶干燥的氧氣，需要選擇裝置是：F．
（3）實驗室制取氣體，在向發(fā)生裝置中加入藥品之前，需要進行的一項操作是：檢查裝置氣密性．
（4）過氧化鈉（Na₂O₂）與水發(fā)生反應，生成一種堿和氧氣；現(xiàn)將78g過氧化鈉放入338g水中，充分反應． 試計算：所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是多少？【相對原子質(zhì)量：H：1   O：16   Na：23】

Answer 1

分析 （1）結(jié)合制取氧氣的反應原理，并從安全、環(huán)保、節(jié)能、簡便等方面進行分析解答；
（2）根據(jù)制取氣體的制取裝置與收集裝置的選擇依據(jù)來分析；
（3）根據(jù)實驗室制取氣體的一般操作步驟分析；
（4）根據(jù)過氧化鈉（Na₂O₂）與水發(fā)生反應可以知道，反應后的溶液為氫氧化鈉溶液，可以根據(jù)過氧化鈉的質(zhì)量結(jié)合化學方程式求算出氫氧化鈉的質(zhì)量氧氣的質(zhì)量，進而求算出氫氧化鈉溶液的質(zhì)量溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）①過氧化氫催化分解，常溫即可進行，節(jié)能，簡便，生成水，無污染；
②③需要加熱，消耗能源，不簡便，不安全；
④分離液態(tài)空氣法制取氧氣在實驗室中是無法實現(xiàn)的；
⑤通電使水分解，要消耗電能，不節(jié)能．
故填：①；反應在常溫即可進行，節(jié)能，簡便，生成水，無污染；
（2）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解為水和氧氣，屬于固液常溫型，所以選擇裝置B裝置來制取氧氣；氧氣的密度比空氣大，不易溶于水，所以可用向上排空氣法或排水法收集氧氣；濃硫酸具有吸水性，可以讓氧氣通過裝置F使氧氣得以干燥；故填：B；CE；F；
（3）為確保制取氣體的實驗成功，在加入藥品前應對裝置進行氣密性檢查，防止因裝置漏氣而不能收集到氣體且造成藥品的浪費；故填：檢查裝置氣密性；
（4）解：設(shè)生成的氫氧化鈉的質(zhì)量為x，氧氣的質(zhì)量為y         
2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
   156                160     32
    78g                 x       y
$\frac{156}{160}=\frac{78g}{x}$
解得：x=80g
$\frac{156}{32}=\frac{78g}{y}$
解得：y=16g
所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是：$\frac{80g}{78g+338g-16g}$×100%=20%
答：所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是20%．

點評 發(fā)生裝置據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件選擇，收集裝置據(jù)氣體的密度和溶解性，及是否與空氣中成分反應確定，并掌握實驗室制取氧氣的反應原理和注意事項．根據(jù)反應的化學方程式進行計算時，所使用的物質(zhì)的質(zhì)量必須為完全反應的物質(zhì)的質(zhì)量，未參加反應的物質(zhì)質(zhì)量不能代入化學方程式進行計算．