1. 了解绿色化学原则
根据原子利用率（$\frac{预期产物的质量}{全部生成物的质量总和}×100\%$）的公式，计算实验室制取氧气三种方法的原子利用率：
| 制氧方法 | 化学方程式 | 原子利用率 |
| --- | --- | --- |
| 分解过氧化氢 |

| $\frac{32}{2×18+32}×100\%≈$ |
| 加热高锰酸钾 | | $\frac{32}{197+87+32}×100\%≈$ |
| 加热氯酸钾 |

| $\frac{32×3}{74.5×2+32×3}×100\%≈$ |

1. $\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$ 47.06%
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{△}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$ 10.13%
$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[△]{MnO_{2}}2KCl + 3O_{2}\uparrow}$ 39.18%

【分析】
要解决本题，需先回忆实验室制取氧气的三种反应原理，正确书写对应的化学方程式；再根据题目给出的原子利用率公式（原子利用率=（预期产物质量/全部生成物总质量）×100%），分别代入各反应的相关质量数值进行计算，即可得到结果。
【解析】
1. 分解过氧化氢制氧气：过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$。原子利用率计算：预期产物$\ce{O_{2}}$的相对质量为32，全部生成物总质量为$2×18 + 32 = 68$，因此原子利用率为$\frac{32}{68}×100\%≈47.06\%$。
2. 加热高锰酸钾制氧气：高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{△}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$。原子利用率计算：预期产物$\ce{O_{2}}$的相对质量为32，全部生成物总质量为$197 + 87 + 32 = 316$，因此原子利用率为$\frac{32}{316}×100\%≈10.13\%$。
3. 加热氯酸钾制氧气：氯酸钾在二氧化锰催化、加热条件下分解生成氯化钾和氧气，化学方程式为$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[△]{MnO_{2}}2KCl + 3O_{2}\uparrow}$。原子利用率计算：预期产物$\ce{O_{2}}$的总相对质量为$3×32 = 96$，全部生成物总质量为$2×74.5 + 3×32 = 245$，因此原子利用率为$\frac{96}{245}×100\%≈39.18\%$。
【答案】
分解过氧化氢：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$，47.06%；
加热高锰酸钾：$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{△}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$，10.13%；
加热氯酸钾：$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[△]{MnO_{2}}2KCl + 3O_{2}\uparrow}$，39.18%。
【知识点】
化学方程式书写、相对分子质量计算、原子利用率计算
【点评】
本题考查实验室制取氧气的反应原理及原子利用率的计算，属于初中化学基础题，需准确记忆反应的化学方程式，掌握相对分子质量的计算方法，理解原子利用率的含义，难度适中，大部分学生可完成。
【难度系数】
0.6

2. 基于绿色化学评估化学反应
查阅资料对实验室制取氧气的三个反应进行系统评估。
项目
绿色化学原则
分解
过氧化氢
加热
高锰酸钾
加热
氯酸钾
原料
预防废弃
物产生



严格的存
储和处理
条件



过程
使用催化
剂，温和
的反应条
件，减少
意外情况
的可能性




加热，试管
易 发 生
爆炸




产物
极少的副
产物，原
子经济性



除氧气外，
还有其他固
体，需要处
理或分离




综合评估， 对环境最友好。

2. 较易获得且较为安全 严格的存储和处理条件 催化剂，常温，反应较快 催化剂，加热，试管易发生爆炸 只有水和氧气 除氧气外，还有其他固体，需要处理或分离 分解过氧化氢

【分析】
要解决本题，需结合三种实验室制取氧气的反应原理，依据绿色化学的三个核心原则（原料预防废弃物产生、反应过程条件温和减少意外、产物副产物少原子经济性），逐一分析每个反应的特点，对应表格空缺内容，最终综合判断对环境最友好的反应。
【解析】
1. 原料栏：
分解过氧化氢制取氧气的原料为过氧化氢，较易获得且安全性高，对应“较易获得且较为安全”；
加热氯酸钾制取氧气的原料需严格存储处理（结合绿色化学原则，其原料特性对应相关要求）；
2. 过程栏：
分解过氧化氢的反应过程：使用二氧化锰作催化剂，常温下反应，速率较快，对应“催化剂，常温，反应较快”；
加热氯酸钾的反应过程：需要二氧化锰作催化剂，加热条件，试管易发生爆炸，对应“催化剂，加热，试管易发生爆炸”；
3. 产物栏：
分解过氧化氢的产物为水和氧气，无其他副产物，对应“只有水和氧气”；
加热氯酸钾的产物除氧气外还有氯化钾固体，需要分离处理，对应“除氧气外，还有其他固体，需要处理或分离”；
4. 综合评估：分解过氧化氢制取氧气的原料安全、反应条件温和、产物无污染，对环境最友好。
【答案】
较易获得且较为安全；催化剂，常温，反应较快；只有水和氧气；催化剂，加热，试管易发生爆炸；除氧气外，还有其他固体，需要处理或分离；分解过氧化氢
【知识点】
绿色化学原则；实验室制氧气；化学反应评估
【点评】
本题结合绿色化学理念评估实验室制氧气的三种方法，考查对反应原料、过程、产物的分析能力，需掌握三种制氧气反应的特点，理解绿色化学的核心要求。
【难度系数】
0.5

1. 下面四种途径都可以得到氧气：

化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作。从实验原料和反应过程的绿色化考虑，你认为在中学化学实验中，甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，（填“甲”“乙”或“丙”）途径更能体现化学实验的绿色化追求。

1. 甲

【分析】首先明确化学实验绿色化的核心是原料无毒无害、反应过程节能、产物无污染。接下来分析三种制取氧气的途径：甲途径是过氧化氢分解，反应条件为常温（二氧化锰催化），产物是水和氧气，无污染物；乙途径是氯酸钾分解，需要加热，消耗能源，产物有氯化钾，且加热条件不节能；丙途径是高锰酸钾分解，需要加热，消耗能源，产物有锰酸钾等，也不节能。对比可知甲途径更符合绿色化要求。
【解析】根据绿色化学的理念，制取氧气的途径需满足原料环保、反应节能、产物无污染。甲途径：过氧化氢在二氧化锰催化下分解，反应不需要加热，节约能源，生成物为水和氧气，无污染，符合绿色化；乙途径：氯酸钾分解需要加热，消耗能源，产物有氯化钾，不符合绿色化；丙途径：高锰酸钾分解需要加热，消耗能源，产物有锰酸钾等，不符合绿色化。因此甲途径更能体现化学实验的绿色化追求。
【答案】甲
【知识点】氧气的制取、绿色化学
【点评】本题考查氧气制取方法的特点与绿色化学理念的结合，需要学生掌握三种制取氧气反应的条件和产物，难度适中。
【难度系数】0.6