Question

3．实验室制取气体需要考虑原理、发生装置、收集方法 验证方法、步骤等因素；下面是我们实验室制取氧气需要考虑的一些问题：
（1）下面是一些制取氧气的方法：
①用二氧化锰催化过氧化氢制取氧气；
②加热高锰酸钾制取氧气
③加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气；
④分离液态空气制取氧气；
⑤通电分解水制取氧气；
上述制取氧气的实验方案中，最适合实验室制取氧气的方案是①（序号）；理由是反应在常温即可进行，节能，简便，生成水，无污染．
（2）如图是实验室制取和收集气体的常见装置：

①利用上述（1）中你选择的方案来制取氧气；发生装置应该选择B，收集方法可以选择CE．如果需要制取一瓶干燥的氧气，需要选择装置是：F．
（3）实验室制取气体，在向发生装置中加入药品之前，需要进行的一项操作是：检查装置气密性．
（4）过氧化钠（Na₂O₂）与水发生反应，生成一种碱和氧气；现将78g过氧化钠放入338g水中，充分反应． 试计算：所得溶液中溶质质量分数是多少？【相对原子质量：H：1   O：16   Na：23】

Answer 1

分析 （1）结合制取氧气的反应原理，并从安全、环保、节能、简便等方面进行分析解答；
（2）根据制取气体的制取装置与收集装置的选择依据来分析；
（3）根据实验室制取气体的一般操作步骤分析；
（4）根据过氧化钠（Na₂O₂）与水发生反应可以知道，反应后的溶液为氢氧化钠溶液，可以根据过氧化钠的质量结合化学方程式求算出氢氧化钠的质量氧气的质量，进而求算出氢氧化钠溶液的质量溶质质量分数．

解答 解：（1）①过氧化氢催化分解，常温即可进行，节能，简便，生成水，无污染；
②③需要加热，消耗能源，不简便，不安全；
④分离液态空气法制取氧气在实验室中是无法实现的；
⑤通电使水分解，要消耗电能，不节能．
故填：①；反应在常温即可进行，节能，简便，生成水，无污染；
（2）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气，属于固液常温型，所以选择装置B装置来制取氧气；氧气的密度比空气大，不易溶于水，所以可用向上排空气法或排水法收集氧气；浓硫酸具有吸水性，可以让氧气通过装置F使氧气得以干燥；故填：B；CE；F；
（3）为确保制取气体的实验成功，在加入药品前应对装置进行气密性检查，防止因装置漏气而不能收集到气体且造成药品的浪费；故填：检查装置气密性；
（4）解：设生成的氢氧化钠的质量为x，氧气的质量为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
所得溶液中溶质质量分数是：$\frac{80g}{78g+338g-16g}$×100%=20%
答：所得溶液中溶质质量分数是20%．

点评 发生装置据反应物状态和反应条件选择，收集装置据气体的密度和溶解性，及是否与空气中成分反应确定，并掌握实验室制取氧气的反应原理和注意事项．根据反应的化学方程式进行计算时，所使用的物质的质量必须为完全反应的物质的质量，未参加反应的物质质量不能代入化学方程式进行计算．