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$400^{\circ}C$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$153^{\circ}C$以上能剧烈分解,并放出大量的热。
【制氧决策】
综合评估结果,你认为实验室制取氧气的三个反应哪一个对环境最友好?
为什么?
【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$400^{\circ}C$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$153^{\circ}C$以上能剧烈分解,并放出大量的热。
【制氧决策】
综合评估结果,你认为实验室制取氧气的三个反应哪一个对环境最友好?
为什么?
答案
评估模型完善及结论
1. 过氧化氢分解反应(2H₂O₂ $\xlongequal{MnO_2}$ 2H₂O + O₂↑)对环境最友好。
2. 原因:
原料:过氧化氢为无色液体,无毒性、腐蚀性较低,安全性高于高锰酸钾(有毒、腐蚀性)和氯酸钾(强氧化剂、易自爆)。
过程:无需加热,常温下催化剂即可反应,能耗低;反应温和,无爆炸风险,安全性高(优于需加热的高锰酸钾、氯酸钾反应)。
产物:仅生成水和氧气,副产物水对环境无害,无固体废弃物污染(优于高锰酸钾生成K₂MnO₄、MnO₂,氯酸钾生成KCl)。
经济效益:无需加热设备,能耗低,操作简单,综合成本较低。
1. 过氧化氢分解反应(2H₂O₂ $\xlongequal{MnO_2}$ 2H₂O + O₂↑)对环境最友好。
2. 原因:
原料:过氧化氢为无色液体,无毒性、腐蚀性较低,安全性高于高锰酸钾(有毒、腐蚀性)和氯酸钾(强氧化剂、易自爆)。
过程:无需加热,常温下催化剂即可反应,能耗低;反应温和,无爆炸风险,安全性高(优于需加热的高锰酸钾、氯酸钾反应)。
产物:仅生成水和氧气,副产物水对环境无害,无固体废弃物污染(优于高锰酸钾生成K₂MnO₄、MnO₂,氯酸钾生成KCl)。
经济效益:无需加热设备,能耗低,操作简单,综合成本较低。
1. 某纯净物 $ X $ 在密闭容器中稍加热就分解为 $ NH_{3} $、$ H_{2}O $ 和 $ 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
)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
答案
C
解析
根据题目描述,纯净物$X$在稍加热的条件下分解为$NH_3$、$H_2O$和$CO_2$,说明$X$分解生成了氮、氢、氧、碳四种元素。由此可以推断:
选项A:$X$由四种元素组成(氮、氢、碳、氧),结论正确;
选项B:$X$是化合物,因为其分解生成多种物质,且为纯净物,结论正确;
选项C:$X$中有水的结论错误,分解生成水并不意味着$X$中本身含有水,而是可能以化合态存在;
选项D:$X$不稳定,稍加热即分解,结论正确。
因此,不能得出的结论是选项C。
选项A:$X$由四种元素组成(氮、氢、碳、氧),结论正确;
选项B:$X$是化合物,因为其分解生成多种物质,且为纯净物,结论正确;
选项C:$X$中有水的结论错误,分解生成水并不意味着$X$中本身含有水,而是可能以化合态存在;
选项D:$X$不稳定,稍加热即分解,结论正确。
因此,不能得出的结论是选项C。
登录