跨学科实践活动3 基于绿色化学探究
实验室制氧气的原理
依据绿色化学原则，化学兴趣小组进一步查阅资料，选择相应的绿色化学原则，从①原料、②过程、③产物、④经济效益四个方面对实验室制取氧气的三个反应进行系统评估，请你帮助他们完善评估模型。
【查阅资料】
1. “原子经济性”考虑的是在化学反应中究竟有多少原料的原子进入产品之中。当反应物中的原子全部转化成我们需要的产物，这时的原子利用率为100%。
原子利用率的公式：原子利用率=$\frac{预期产物的质量}{全部生成物的质量总和}×100\%$。
2. 高锰酸钾是一种强氧化剂，为黑紫色结晶，无味，与某些有机物或氧化物接触易发生爆炸。高锰酸钾有毒，且有一定的腐蚀性，吸入后可引起呼吸道损害，刺激皮肤后呈棕黑色。
3. 氯酸钾为无色或白色结晶性粉末，强氧化剂，常温下稳定，在$400\ °C$以上则分解并放出氧气。如混有一定杂质，会在日光照射下自爆。
4. 过氧化氢是一种无色液体，纯净物易分解成水和氧气，稳定性较差，在低温时分解较慢，加热至$153\ °C$以上能剧烈分解，并放出大量的热。

解：
实验室用过氧化氢在二氧化锰催化作用下制取氧气的反应对环境最友好。
原因：
① 原料角度：过氧化氢为无色无毒液体，不存在高锰酸钾的毒性、腐蚀性风险，也不存在氯酸钾混有杂质易自爆的安全隐患，原料使用安全性更高。
② 过程角度：该反应在常温下即可进行，不需要加热，节约能源，操作简便，避免了高温加热过程中可能出现的危险，实验过程更环保安全。
③ 产物角度：反应生成物只有水和氧气，无任何污染环境的有毒有害副产物，原子利用率高，生成的水对环境完全无害，符合绿色化学的排放要求。
④ 经济效益角度：过氧化氢廉价易得，反应不需要额外的加热仪器设备，所需实验装置简单，整体实验成本更低。
答：过氧化氢催化分解制取氧气的反应对环境最友好，该反应从原料、反应过程、产物、经济效益四个维度均符合绿色化学原则，环保性显著优于高锰酸钾、氯酸钾加热分解制氧气的方案。

一、选择题(每小题只有1个选项符合题意,每小题4分,共40分)
1. 某纯净物X在密闭容器中稍加热就分解为$\ce{NH_{3}}$、$\ce{H_{2}O}$和$\ce{CO_{2}}$,根据这一实验事实不能得出的结论是 （）

A.X由四种元素组成
B.X是化合物
C.X中有水
D.X不稳定

C

根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成物$\ce{NH_{3}}$、$\ce{H_{2}O}$、$\ce{CO_{2}}$中含N、H、O、C四种元素，可知X由四种元素组成，A可得出；X是由不同种元素组成的纯净物，属于化合物，B可得出；X是纯净物，纯净物中只含一种物质，不可能含有水，反应生成的水是新生成的物质，C不能得出；X稍加热就发生分解，说明X不稳定，D可得出。