内容正文:
第11讲 Na2O2的性质及实验探究
01易错聚焦 03易错知识梳理
02易错辨析 04易错精练
易错· 聚焦
易错1:Na2O、Na2O2的性质
1.Na2O是碱性氧化物,而Na2O2是过氧化物,不是碱性氧化物;
2.Na2O和Na2O2中阴离子与阳离子个数比为1:2;Na2O2中的阴离子与阳离子个数比不是1:1。
3.Na2O2与H2O和CO2反应,均是歧化反应,1molNa2O2完全反应转移1mol电子。
4.Na2O中只含有离子键,Na2O2中既含有离子键,又含有非极性共价键。
5.Na2O2与H2O反应的实质:Na2O2与H2O反应先发生复分解反应,生成H2O2和NaOH,因为该反应过程中释放出大量的热,H2O2不稳定,受热分解生成O2和H2O。反应方程式为: Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2,2 H2O2===2H2O+O2↑。
6.Na2O2具有强氧化性,与指示剂作用,先变色后褪色。
7.Na2O2可作为潜水艇等的氧气来源。
8.Na2O2具有强氧化性,能氧化大多数具有还原性的离子或物质。
易错2:Na2O2与H2O、CO2反应的有关计算
1.写出Na2O2分别与CO2、H2O反应的化学方程式。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
2.根据以上两个反应,探究反应中存在的定量关系。
(1)物质的量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
(2)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量等于原混合气体体积的,也等于生成氧气的量。
(3)电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-。
(4)固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”或H2O中的“H2”,可以看作发生相应的反应:Na2O2+CONa2CO3、Na2O2+H22NaOH(实际上两反应均不能发生)。
凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,W g 该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后,固体增重必为W g。或是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,即可满足该条件。
中学阶段常见的符合这一关系的物质有:
a.无机物:H2、CO及H2和CO的混合气体;
b.有机物:CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。
(5)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O发生反应。
易错·辨析
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)氧化钠、过氧化钠均为离子化合物( )
(2)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA( )
(3)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同( )
(4)7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA( )
(5)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,最终产物是NaOH( )
(6)Na2O由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生( )
(7)室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2。( )
(8)1 mol Na被完全氧化生成Na2O2,失去2NA个电子。( )
(9)用Na2O2与H2O反应,制取1 mol O2,转移电子数4NA。( )
(10)制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置。( )
(11)二氧化碳通过Na2O2粉末反应后固体物质的质量不变。( )
(12)Na2O2加入含酚酞的少量水中,反应现象为先变红后褪色。( )
(13)Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2。( )
(14)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,H2O既不是氧化剂也不是还原剂。( )
(15)Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体。( )
(16)Na2O2在与CO2的反应中既是氧化剂,又是还原剂。( )
(17)Na2O2能与CO2反应产生O2,可用作呼吸面具供氧剂。( )
(18)将足量过氧化钠投入紫色石蕊溶液中,溶液先变蓝色后退色,同时有气泡产生。 ( )
(19)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同。 ( )
(20)7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA。 ( )
(21)室温下Na与空气中的O2反应生成Na2O2。( )
(22)淡黄色的过氧化钠敞口放置变成白色:
2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑。 ( )
2.Na2O2中,阴、阳离子个数比是多少?它是碱性氧化物吗?
3.Na2O、Na2O2与H2O的反应
等物质的量的Na2O和Na2O2分别投入等量且足量的水中,所得溶液的物质的量浓度有什么关系?二者溶液的质量差是否相等?
4.比较下列两组反应,回答有关问题。
一组:①Na2O2+CO2 ②Na2O2+SO2
二组:③Na2O2+FeCl3(溶液) ④Na2O2+FeCl2(溶液)
问题:(1)写出①、②两反应的化学方程式。
(2)判断③、④反应中可能发生的现象,为什么?
(3)Na2O2在什么情况下表现强氧化性?
5.Na、Na2O、Na2O2、NaOH四种物质长时间露置于空气中最终会变成什么物质?
6.分别写出氧化钠、过氧化钠的电子式并分析它们含有化学键的类型:
易错·知识梳理
1.氧化钠与过氧化钠的比较
电子式
氧元素化合价
-2
-1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与水反应的化学方程式
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应的化学方程式
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与盐酸反应的化学方程式
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
2.过氧化钠的特性
(1)化合价与性质的关系
,因此Na2O2既有氧化性,又有还原性,但主要表现出较强的氧化性。
(2)强氧化性
漂白性
Na2O2
H2S溶液
品红溶液
SO2
石蕊溶液
Na2SO3溶液
FeCl2溶液
反应历程: 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;
2NaOH+FeCl2=Fe(OH)2↓+2NaCl, 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3
有气体放出,同时有红褐色沉淀出现。
有淡黄色固体生成
Na2O2 +SO2===Na2SO4
Na2O2+H2O+ Na2SO3===2NaOH+Na2SO4
有气体放出,品红溶液褪色
有气体放出,石蕊溶液先变蓝,后褪色。
可用来漂白织物、秸杆和羽毛等。
Na2O2+H2S ===2NaOH+S↓
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
3.过氧化钠与CO2、H2O反应中的定量关系
物质的
量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,与足量的Na2O2反应时,反应的CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
气体体
积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)与足量的Na2O2反应时,气体体积的减小量或反应的气体体积的,即为生成氧气的体积,ΔV=V(O2)=V
电子转
移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量的关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)
先后顺
序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应,可看成Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
固体质量
变化关系
相当于固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”和H2O中的“H2”;可以看作发生相应的反应:Na2O2+CONa2CO3,Na2O2+H22NaOH(实际上这两个反应都不能发生)。由此可推出凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,Wg该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)与足量的Na2O2反应后,固体增重必为Wg。或是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,完全燃烧后的产物与Na2O2发生反应,均满足上述质量关系。
易错·精练
1.下列有关说法正确的是
A.中阴阳离子的个数比为1:1
B.体现强氧化性,可以用作呼吸面具的供氧剂
C.由钠在常温下与氧气反应得到
D.与反应,产生标准状况下,转移个电子
2.如图装置,试管b中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2粉末,U形管中注有红色的墨水。将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球中的Na2O2粉末抖落到试管b中的水中,将发生的现象是
A.U形管内红色墨水褪色 B.试管b内溶液变红
C.气球a不膨胀 D.U形管水位:c<d
3.对于反应:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑,下列说法正确的是
A.Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
B.该反应中电子转移的数目为4e-
C.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
D.每有44gCO2与足量Na2O2反应,则固体增重56g
4.把少量过氧化钠固体投入含有、、、的水溶液中,离子数目不变的是
A. B. C. D.
5.过氧化钠与水反应后滴加酚酞,酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因,进行以下实验:①取反应后溶液加入二氧化锰后迅速产生大量气体:②、③中红色均不褪去。下列分析错误的是
A.过氧化钠与水反应生成碱
B.实验①证明过氧化钠与水反应需要作催化剂
C.实验②③在本探究过程中证明氧气、氢氧化钠均不能使酚酞褪色
D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的物质
6.通过测定混合气中O2含可计算已变质的Na2O2(含Na2CO3)纯度的实验装置如图(Q为弹性良好的气囊)。下列分析正确的是
A.b球形干燥管中装有氯化钙,用于除去气体中的水蒸气
B.测定气体总体积必须关闭K1、K2,打开K3
C.量筒Ⅰ用于测二氧化碳的量,干燥管b中装入碱石灰,量筒Ⅱ用于测氧气的量
D.读完气体总体积后,关闭K3,缓缓打开K1、K2;可观察到Q气球慢慢变大
7.某实验小组通过下图所示实验,探究Na2O2与水的反应:
下列说法错误的是
A.②⑤中的气泡的主要成分相同,生成等物质的量的该气体转移电子的数目不同
B.③中溶液变红,说明有碱性物质生成
C.④中现象可能是由于溶液中含有漂白性物质造成的
D.⑤中MnO2的主要作用是作催化剂
8.将少量Na2O2分别放入盛有下列溶液的小烧杯中,最终不会有白色沉淀产生的是
A.MgSO4溶液 B.FeCl2溶液
C.Ca(HCO3)2溶液 D.饱和澄清石灰水
9.下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是
①Na2O和Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是化合反应
②Na2O2可作供氧剂,而Na2O不能
③Na2O和Na2O2在空气中久置都会发生变质,最后变为Na2CO3粉末
④Na2O和Na2O2的阴阳离子个数比都是
⑤向酚酞溶液中加入Na2O2粉末,溶液先变红后褪色,并有气泡生成
A.①③④ B.②④⑤ C.②③⑤ D.①④⑤
10.探究与水的反应,实验如下(实验中加入的溶液均过量):
已知:i.是二元弱酸,能电离出和
ii.②中发生反应:
iii.可以溶解在稀中
下列说法中不正确的是
A.中均只发生了氧化还原反应
B.白色沉淀的主要成分是
C.中产生的气体能使带火星的木条复燃
D.中与的作用不相同,产生气体的量也不同
11.将10g由CO和H2组成的混合气体在足量的O2中充分燃烧后,将生成的所有产物通过足量的Na2O2固体,Na2O2固体增加的质量为
A.8g B.10g C.12g D.13.5g
12.某温度下,mg某物质在足量氧气中充分燃烧,其燃烧产物立即与过量的Na2O2反应,固体质量增加mg。下列物质中,符合题意的有
①H2 ②CO ③CH4 ④乙醇(C2H6O) ⑤CO和H2的混合物
A.①②③ B.①②⑤ C.②③④ D.③④⑤
14.下列各组物质相互混合反应后,最终有白色沉淀生成的是
①金属钠投入到MgCl2溶液中
②过量CO2通入Ca(OH)2溶液
③少量CO2通入CaCl2溶液中
④Na2O2投入到FeCl2溶液中
⑤向饱和Na2CO3溶液中入足量CO2
A.只有①⑤ B.①②⑥ C.只有②③ D.①③④
15.某研究性学习小组学生根据氧化还原反应规律,探究、与反应的情况,提出假设并进行相关实验。
Ⅰ.从理论上分析和都既有氧化性又有还原性,于是提出如下假设:
假设1:氧化;
假设2:氧化。
(1)甲同学设计如图装置进行实验:
①试管A中反应的离子方程式是 。
②待试管B中充满红棕色气体,关闭旋塞a和b;取下试管B,向其中加入适量粉末,塞上塞子,轻轻振荡试管内粉末,观察到红棕色气体迅速消失;再将带火星的木条迅速伸进试管内,木条复燃。
结论:甲同学认为假设2正确。
(2)乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷,为达到实验目的,在A、B之间应增加一个装置,该装置的作用是 。乙同学用改进后的装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失;带火星的木条未复燃,得出结论:假设Ⅰ正确。则和反应的化学方程式是 。
Ⅱ.该研究性学习小组同学还认为易与发生反应,应该更易被氧化。查阅资料:;;酸性条件下,能与反应生成和。
(3)丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究与的反应。
①在反应前,打开弹簧夹,通入一段时间,目的是 。
②B中观察到的主要现象的是 (填字母编号)。
a.铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色
b.有红棕色气泡产生
c.有无色气泡产生
③C、E中所盛装的试剂不能是 (填字母编号)。
a.无水硫酸铜 b.无水氯化钙 c.碱石灰 d.生石灰
④充分反应后,检验D装置中产物的方法是:取D装置中产物少许, ,则产物是。
2
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第11讲 Na2O2的性质及实验探究
01易错聚焦 03易错知识梳理
02易错辨析 04易错精练
易错· 聚焦
易错1:Na2O、Na2O2的性质
1.Na2O是碱性氧化物,而Na2O2是过氧化物,不是碱性氧化物;
2.Na2O和Na2O2中阴离子与阳离子个数比为1:2;Na2O2中的阴离子与阳离子个数比不是1:1。
3.Na2O2与H2O和CO2反应,均是歧化反应,1molNa2O2完全反应转移1mol电子。
4.Na2O中只含有离子键,Na2O2中既含有离子键,又含有非极性共价键。
5.Na2O2与H2O反应的实质:Na2O2与H2O反应先发生复分解反应,生成H2O2和NaOH,因为该反应过程中释放出大量的热,H2O2不稳定,受热分解生成O2和H2O。反应方程式为: Na2O2+2H2O===2NaOH+H2O2,2 H2O2===2H2O+O2↑。
6.Na2O2具有强氧化性,与指示剂作用,先变色后褪色。
7.Na2O2可作为潜水艇等的氧气来源。
8.Na2O2具有强氧化性,能氧化大多数具有还原性的离子或物质。
易错2:Na2O2与H2O、CO2反应的有关计算
1.写出Na2O2分别与CO2、H2O反应的化学方程式。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
2.根据以上两个反应,探究反应中存在的定量关系。
(1)物质的量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,通过足量的Na2O2时,CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
(2)气体体积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量等于原混合气体体积的,也等于生成氧气的量。
(3)电子转移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-。
(4)固体质量关系
相当于固体(Na2O2)只吸收了CO2中的“CO”或H2O中的“H2”,可以看作发生相应的反应:Na2O2+CONa2CO3、Na2O2+H22NaOH(实际上两反应均不能发生)。
凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,W g 该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后,固体增重必为W g。或是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,即可满足该条件。
中学阶段常见的符合这一关系的物质有:
a.无机物:H2、CO及H2和CO的混合气体;
b.有机物:CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。
(5)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物的反应,可视作Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O发生反应。
易错·辨析
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)氧化钠、过氧化钠均为离子化合物( )
(2)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA( )
(3)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同( )
(4)7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA( )
(5)Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,最终产物是NaOH( )
(6)Na2O由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生( )
(7)室温下Na与空气中O2反应制取Na2O2。( )
(8)1 mol Na被完全氧化生成Na2O2,失去2NA个电子。( )
(9)用Na2O2与H2O反应,制取1 mol O2,转移电子数4NA。( )
(10)制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置。( )
(11)二氧化碳通过Na2O2粉末反应后固体物质的质量不变。( )
(12)Na2O2加入含酚酞的少量水中,反应现象为先变红后褪色。( )
(13)Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2。( )
(14)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,H2O既不是氧化剂也不是还原剂。( )
(15)Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体。( )
(16)Na2O2在与CO2的反应中既是氧化剂,又是还原剂。( )
(17)Na2O2能与CO2反应产生O2,可用作呼吸面具供氧剂。( )
(18)将足量过氧化钠投入紫色石蕊溶液中,溶液先变蓝色后退色,同时有气泡产生。 ( )
(19)H2O2和Na2O2都属于过氧化物,含有的化学键完全相同。 ( )
(20)7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA。 ( )
(21)室温下Na与空气中的O2反应生成Na2O2。( )
(22)淡黄色的过氧化钠敞口放置变成白色:
2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑。 ( )
【答案】(1)(√)(2)(×)(3)(×)(4)(×)(5)(×)(6)(×)(7)(×)(8)(×)(9)(×)(10)(√)(11)(×)(12)(√)(13)(×)(14)(√)(15)(×)(16)(√)(17)(√)(18)(√)(19)(×)(20)(×)(21)(×)(22)(√)
2.Na2O2中,阴、阳离子个数比是多少?它是碱性氧化物吗?
【解析】1∶2;不是碱性氧化物,Na2O2与酸反应除生成盐和水外还生成O2。
3.Na2O、Na2O2与H2O的反应
等物质的量的Na2O和Na2O2分别投入等量且足量的水中,所得溶液的物质的量浓度有什么关系?二者溶液的质量差是否相等?
【解析】
根据反应:Na2O+H2O===2NaOH Δm
62 g 18 g 80 g 62 g
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ Δm
2×78 g 32 g 124 g
归纳总结:
①当二者物质的量相等时,溶液的质量差相等。
②Na2O与Na2O2物质的量相等时,所得NaOH相等,同时消耗的水也相等,溶剂也相等,故二者物质的量浓度、质量分数均相等。
4.比较下列两组反应,回答有关问题。
一组:①Na2O2+CO2 ②Na2O2+SO2
二组:③Na2O2+FeCl3(溶液) ④Na2O2+FeCl2(溶液)
问题:(1)写出①、②两反应的化学方程式。
(2)判断③、④反应中可能发生的现象,为什么?
(3)Na2O2在什么情况下表现强氧化性?
【解析】
(1)①2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
②2Na2O2+2SO2===2Na2SO4
(2)③、④反应均会有红褐色沉淀生成并有气体放出,④中气体明显少于③中气体,因为FeCl3与NaOH反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3是不溶性的红褐色沉淀,④中Fe2+具有强还原性易被Na2O2氧化并生成Fe(OH)3,Na2O2与溶液中的水剧烈反应也会有O2产生。
(3)Na2O2与水反应发生自身氧化还原反应放出O2,在遇到有还原性物质时会表现出强氧化性。
5.Na、Na2O、Na2O2、NaOH四种物质长时间露置于空气中最终会变成什么物质?
【解析】都会变为Na2CO3。
6.分别写出氧化钠、过氧化钠的电子式并分析它们含有化学键的类型:
【解析】
①Na2O的电子式:,化学键类型:离子键,属于离子化合物(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
②Na2O2的电子式: ,化学键类型:离子键、共价键,属于离子化合物(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
易错·知识梳理
1.氧化钠与过氧化钠的比较
电子式
氧元素化合价
-2
-1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与水反应的化学方程式
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应的化学方程式
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与盐酸反应的化学方程式
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
2.过氧化钠的特性
(1)化合价与性质的关系
,因此Na2O2既有氧化性,又有还原性,但主要表现出较强的氧化性。
(2)强氧化性
漂白性
Na2O2
H2S溶液
品红溶液
SO2
石蕊溶液
Na2SO3溶液
FeCl2溶液
反应历程: 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;
2NaOH+FeCl2=Fe(OH)2↓+2NaCl, 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3
有气体放出,同时有红褐色沉淀出现。
有淡黄色固体生成
Na2O2 +SO2===Na2SO4
Na2O2+H2O+ Na2SO3===2NaOH+Na2SO4
有气体放出,品红溶液褪色
有气体放出,石蕊溶液先变蓝,后褪色。
可用来漂白织物、秸杆和羽毛等。
Na2O2+H2S ===2NaOH+S↓
(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。
(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。
3.过氧化钠与CO2、H2O反应中的定量关系
物质的
量关系
无论是CO2或H2O的单一物质还是二者的混合物,与足量的Na2O2反应时,反应的CO2或H2O与放出O2的物质的量之比均为2∶1。
气体体
积关系
若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)与足量的Na2O2反应时,气体体积的减小量或反应的气体体积的,即为生成氧气的体积,ΔV=V(O2)=V
电子转
移关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时,物质的量的关系为2Na2O2~O2~2e-,n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)
先后顺
序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应,可看成Na2O2先与CO2反应,待CO2反应完全后,Na2O2再与H2O(g)发生反应。
固体质量
变化关系
相当于固体Na2O2只吸收了CO2中的“CO”和H2O中的“H2”;可以看作发生相应的反应:Na2O2+CONa2CO3,Na2O2+H22NaOH(实际上这两个反应都不能发生)。由此可推出凡分子组成符合(CO)m·(H2)n的物质,Wg该物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)与足量的Na2O2反应后,固体增重必为Wg。或是由C、H、O三种元素组成的物质,只要C、O原子个数比为1∶1,完全燃烧后的产物与Na2O2发生反应,均满足上述质量关系。
易错·精练
1.下列有关说法正确的是
A.中阴阳离子的个数比为1:1
B.体现强氧化性,可以用作呼吸面具的供氧剂
C.由钠在常温下与氧气反应得到
D.与反应,产生标准状况下,转移个电子
【答案】D
【解析】A.由Na+和构成,阴阳离子的个数比为1:2,故A错误;
B.与H2O、CO2反应均能产生O2,化学方程式为:、可以用作呼吸面具的供氧剂,但此时Ns2O2既作氧化剂,又作还原剂,无法体现其强氧化性,故B错误;
C.由钠与氧气在加热条件下反应得到,故C错误;
D.与反应化学方程式为:,产生标准状况下,即0.1molO2,转移个电子,故D正确;
故选D。
2.如图装置,试管b中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2粉末,U形管中注有红色的墨水。将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球中的Na2O2粉末抖落到试管b中的水中,将发生的现象是
A.U形管内红色墨水褪色 B.试管b内溶液变红
C.气球a不膨胀 D.U形管水位:c<d
【答案】D
【解析】A.由于浅红色的水是在U形管中而非试管中,则试管内溶液不变色,A错误;
B.试管b内溶液为无色,B错误;
C.由于发生反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,产生O2使气球膨胀,C错误;
D.由于发生反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,该反应放出大量热量,使广口瓶中空气受热膨胀,压强增大,U形管中水位d>c,D正确;
故选D。
3.对于反应:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑,下列说法正确的是
A.Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂
B.该反应中电子转移的数目为4e-
C.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
D.每有44gCO2与足量Na2O2反应,则固体增重56g
【答案】C
【分析】由方程式可知,反应物有4个-1价的O原子,而生成物中没有-1价的氧原子,只有-2价和0价的氧原子,故这是一个氧元素有升有降的歧化反应。
【解析】A.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,故A错误,
B.没有已知反应物的物质的量,无法计算转移电子的数目,故B错误;
C.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,故C正确;
D.根据原子守恒,固体增重质量等于与参加二氧化碳物质的量相等的CO的质量,即1molCO的质量,增重28g,故D错误;
故选C。
4.把少量过氧化钠固体投入含有、、、的水溶液中,离子数目不变的是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】投入溶液中,和水反应生成氢氧化钠和氢气,产生的与反应生成,产生的与反应生成,且增加了,只有没变,故选B。
5.过氧化钠与水反应后滴加酚酞,酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因,进行以下实验:①取反应后溶液加入二氧化锰后迅速产生大量气体:②、③中红色均不褪去。下列分析错误的是
A.过氧化钠与水反应生成碱
B.实验①证明过氧化钠与水反应需要作催化剂
C.实验②③在本探究过程中证明氧气、氢氧化钠均不能使酚酞褪色
D.过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的物质
【答案】B
【解析】A.过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,故A正确;
B.实验①证明过氧化钠与水反应后的溶液中含有双氧水,双氧水用二氧化锰作催化剂发生分解反应放出氧气,过氧化钠和水反应不需要作催化剂,故B错误;
C.实验②③在本探究过程中证明氧气、氢氧化钠均不能使酚酞褪色,故C正确;
D.过氧化钠与水反应后滴加酚酞,酚酞先变红后褪色,说明过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的物质,故D正确;
选B。
6.通过测定混合气中O2含可计算已变质的Na2O2(含Na2CO3)纯度的实验装置如图(Q为弹性良好的气囊)。下列分析正确的是
A.b球形干燥管中装有氯化钙,用于除去气体中的水蒸气
B.测定气体总体积必须关闭K1、K2,打开K3
C.量筒Ⅰ用于测二氧化碳的量,干燥管b中装入碱石灰,量筒Ⅱ用于测氧气的量
D.读完气体总体积后,关闭K3,缓缓打开K1、K2;可观察到Q气球慢慢变大
【答案】B
【分析】实验前关闭K1、K2,打开K3,打开分液漏斗旋塞,过氧化钠和硫酸反应放出氧气,碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳气体,气球Q膨胀,用排水量气法测定反应生成气体的总体积;读完气体总体积后,关闭K3,缓缓打开K1、K2,Q中的气体通过b,二氧化碳被b中碱石灰吸收,可观察到Q气囊慢慢变小,量筒Ⅱ收集到的气体为氧气,量筒Ⅱ用于测氧气的量。
【解析】A.由分析可知,过氧化钠和硫酸反应放出氧气,碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳气体,b球形干燥管中应装有碱石灰,除去CO2,A错误;
B.关闭K1、K2,打开K3,气球Q膨胀,把广口瓶中的空气排入量气装置,用排水量气法测定反应生成气体的总体积,量筒I中收集到水的体积即为气体总体积,B正确;
C.由分析可知,量筒Ⅰ用于测总的气体的量,干燥管b中装入碱石灰,量筒Ⅱ用于测氧气的量,C错误;
D.读完气体总体积后,关闭K3,缓缓打开K1、K2;Q中的气体通过b,二氧化碳被b中碱石灰吸收,可观察到Q气囊慢慢变小,D错误;
故选B。
7.某实验小组通过下图所示实验,探究Na2O2与水的反应:
下列说法错误的是
A.②⑤中的气泡的主要成分相同,生成等物质的量的该气体转移电子的数目不同
B.③中溶液变红,说明有碱性物质生成
C.④中现象可能是由于溶液中含有漂白性物质造成的
D.⑤中MnO2的主要作用是作催化剂
【答案】A
【分析】Na2O2溶于足量水,产生大量气泡,表明有气体(O2)生成;所得溶液中滴加酚酞,溶液变红,表明有碱生成;轻轻振荡,红色褪去,表明溶液中含有强氧化性物质;加入少量MnO2,有较多气泡产生,表明溶液中含有H2O2。
【解析】A.H2O2催化分解后产生O2,则表明②⑤中的气泡的主要成分都为O2,且O元素中一部分都从-1价升高到0价,一部分都从-1价降低到0价,所以生成等物质的量的O2,转移电子的数目相同,A错误;
B.由分析可知,③中溶液变红,说明有碱性物质(NaOH)生成,B正确;
C.④中酚酞的红色褪去,可能是由于溶液中含有漂白性的H2O2造成的,C正确;
D.⑤中MnO2的加入,促进H2O2的分解,而MnO2本身的质量与性质不变,则其主要作用是催化剂,D正确;
故选A。
8.将少量Na2O2分别放入盛有下列溶液的小烧杯中,最终不会有白色沉淀产生的是
A.MgSO4溶液 B.FeCl2溶液
C.Ca(HCO3)2溶液 D.饱和澄清石灰水
【答案】B
【分析】将少量Na2O2分别放入盛有液的小烧杯中,首先与溶液的水发生反应:2Na2O2+2H2O=4NaOH+ O2↑,然后看溶质是否与反应产生的NaOH发生反应。
【解析】A.MgSO4溶液与NaOH会发生反应:MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2↓+Na2SO4,反应产生了白色沉淀,A不符合题意;
B.Na2O2具有强氧化性,与FeCl2溶液反应最终生成氢氧化铁为红褐色沉淀,B符合题意;
C.Ca(HCO3)2溶液中加入Na2O2,会发生反应:Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,反应产生白色沉淀,C不符合题意;
D.饱和澄清石灰水加入Na2O2固体,由于水发生反应消耗,溶质Ca(OH)2不能被溶解而析出,因此会形成白色沉淀,D不符合题意;
故答案为:B。
9.下列关于Na2O和Na2O2的叙述正确的是
①Na2O和Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是化合反应
②Na2O2可作供氧剂,而Na2O不能
③Na2O和Na2O2在空气中久置都会发生变质,最后变为Na2CO3粉末
④Na2O和Na2O2的阴阳离子个数比都是
⑤向酚酞溶液中加入Na2O2粉末,溶液先变红后褪色,并有气泡生成
A.①③④ B.②④⑤ C.②③⑤ D.①④⑤
【答案】C
【解析】①Na2O和水反应生成碱,反应类型是化合反应,而与Na2O2与水反应除产生碱以外,还有O2因此,因此该反应不是化合反应,①错误;
②Na2O2能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,而Na2O与二氧化碳和水反应不会产生氧气,所以Na2O2可作供氧剂,而Na2O不行,②正确;
③Na2O2、Na2O在空气中都会与CO2反应生成Na2CO3粉末,③正确;
④Na2O与Na2O2都是离子化合物,二者电离产生的阴、阳离子个数比都是1:2,④错误;
⑤向酚酞溶液中加入Na2O2粉末,Na2O2与水反应产生的NaOH使溶液变为红色;Na2O2同时具有强氧化性,会将红色物质再氧化变为无色,因此看到溶液先变红后褪色,反应过程中会产生氧气,因此会看到气泡生成,⑤正确;
综上所述②③⑤正确,故C符合;
故选:C。
10.探究与水的反应,实验如下(实验中加入的溶液均过量):
已知:i.是二元弱酸,能电离出和
ii.②中发生反应:
iii.可以溶解在稀中
下列说法中不正确的是
A.中均只发生了氧化还原反应
B.白色沉淀的主要成分是
C.中产生的气体能使带火星的木条复燃
D.中与的作用不相同,产生气体的量也不同
【答案】A
【分析】
Na2O2与水的反应:2Na2O2+2H2O=4 NaOH +O2↑,Na2O2+2H2O= H2O2+ 2NaOH;溶液两等分,其中一份与酸性KMnO4发生反应2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O;另一份与BaCl2溶液反应生成BaO2沉淀,BaO2与稀硫酸反应生成H2O2、O2和硫酸钡,上清液中含有H2O2,加入MnO2,生成O2;
【解析】A.反应①中发生2Na2O2+2H2O=4NaOH +O2↑,Na2O2+2H2O= H2O2+ 2NaOH;反应④为BaO2与稀硫酸反应生成H2O2,O2和硫酸钡,生成O2的反应为氧化还原反应,生成H2O2的反应为复分解反应,故A错误;
B.根据分析可知,另一份与BaCl2溶液反应生成BaO2沉淀,BaO2与稀硫酸反应生成H2O2、O2和硫酸钡,白色沉淀的主要成分是,故B正确;
C.据分析可知,①和⑤中反应生成的气体均为氧气,能使带火星的木条复燃,故C正确;
D.反应②为2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O,KMnO4为氧化剂,反应⑤为,MnO2为催化剂;反应⑤中H2O2的物质的量少于反应②中H2O2的物质的量,则产生气体的量也不同,故D正确;
答案选A。
11.将10g由CO和H2组成的混合气体在足量的O2中充分燃烧后,将生成的所有产物通过足量的Na2O2固体,Na2O2固体增加的质量为
A.8g B.10g C.12g D.13.5g
【答案】B
【解析】CO在氧气中完全燃烧生成CO2,生成的CO2再与Na2O2反应,有关反应为:2CO+O2=2CO2,2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,总方程式为:2CO+2Na2O2=2Na2CO3,质量增重为CO的质量;H2在氧气中完全燃烧H2O,H2O再与Na2O2反应,有关反应为:2H2+O2=2H2O,2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,总方程式为:2H2+2Na2O2=4NaOH,质量增重为氢气质量。
综上分析,最终固体增重为CO与氢气的总质量,故10gCO和H2的混合气点燃后,再通入足量的Na2O2中,充分反应后,固体增重质量是10g,故选B。
12.某温度下,mg某物质在足量氧气中充分燃烧,其燃烧产物立即与过量的Na2O2反应,固体质量增加mg。下列物质中,符合题意的有
①H2 ②CO ③CH4 ④乙醇(C2H6O) ⑤CO和H2的混合物
A.①②③ B.①②⑤ C.②③④ D.③④⑤
【答案】B
【解析】H2、CO在该体系中发生反应的化学方程式为,;,,由方程式可知,固体增加的质量即为H2、CO的质量。由分析可知,mg分子组成符合(CO)m(H3)n的物质在O2中完全燃烧,将其产物(CO2和水蒸气)通过足量Na2O2后,固体增重必为mg,①②⑤符合题意,故选B。
13.往甲、乙、丙、丁四个烧杯内分别放入2.3g钠、6.2g氧化钠、7.8g过氧化钠和4g氢氧化钠,然后各加入100mL水,搅拌,使固体完全溶解,则甲、乙、丙、丁溶液中溶质的质量分数大小顺序是
A.乙=丙>甲>丁 B.丁>乙>甲>丙 C.乙=丙>甲=丁 D.丙>乙>甲>丁
【答案】A
【解析】2.3g钠、6.2g氧化钠、7.8g过氧化钠和4g氢氧化钠,其物质的量均为0.1mol,钠、氧化钠、过氧化钠和水反应的方程式分别如下:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,溶液增加的质量=m(Na)-m(H2)=2.3g-0.1g=2.2g;
Na2O+H2O=2NaOH,溶液增加的质量为m(Na2O)=6.2g;
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,溶液增加的质量=m(Na2O2)-m(O2)=7.8g-0.05mol×32g/mol=6.2g;
将氢氧化钠加入水中,溶液增加的质量为氢氧化钠的质量4g;
根据钠原子守恒知,0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠溶于水所得氢氧化钠的物质的量分别为:0.1mol、0.2mol、0.2mol、0.1mol,生成氢氧化钠的质量分别为4g、8g、8g、4g,通过以上分析可知,0.1mol的钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠分别溶于水所得溶液的质量分数分别为:、、、,所以甲、乙、丙、丁的质量分数大小的顺序是:丁<甲<乙=丙。
故选A。
14.下列各组物质相互混合反应后,最终有白色沉淀生成的是
①金属钠投入到MgCl2溶液中
②过量CO2通入Ca(OH)2溶液
③少量CO2通入CaCl2溶液中
④Na2O2投入到FeCl2溶液中
⑤向饱和Na2CO3溶液中入足量CO2
A.只有①⑤ B.①②⑥ C.只有②③ D.①③④
【答案】A
【解析】①金属钠投入到MgCl2溶液中,发生的反应为:,,所以最终生成白色的氢氧化镁沉淀,①正确;
②过量CO2通入Ca(OH)2溶液,发生的反应为:,无沉淀生成,②错误;
③向溶液中通入气体,因弱酸不能制强酸,二者不反应,③错误;
④将Na2O2投入FeCl2溶液中,Na2O2与水发应生成NaOH和O2,有气泡产生,生成的NaOH和O2、FeCl2反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3,④错误;
⑤向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2发生的反应为:Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3↓,NaHCO3的溶解性小于Na2CO3的溶解性,所以向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2会析出NaHCO3晶体,所以最终产生白色沉淀,⑤正确;
综上所述可知:最终有白色沉淀生成的为①⑤,
故选A。
15.某研究性学习小组学生根据氧化还原反应规律,探究、与反应的情况,提出假设并进行相关实验。
Ⅰ.从理论上分析和都既有氧化性又有还原性,于是提出如下假设:
假设1:氧化;
假设2:氧化。
(1)甲同学设计如图装置进行实验:
①试管A中反应的离子方程式是 。
②待试管B中充满红棕色气体,关闭旋塞a和b;取下试管B,向其中加入适量粉末,塞上塞子,轻轻振荡试管内粉末,观察到红棕色气体迅速消失;再将带火星的木条迅速伸进试管内,木条复燃。
结论:甲同学认为假设2正确。
(2)乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷,为达到实验目的,在A、B之间应增加一个装置,该装置的作用是 。乙同学用改进后的装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失;带火星的木条未复燃,得出结论:假设Ⅰ正确。则和反应的化学方程式是 。
Ⅱ.该研究性学习小组同学还认为易与发生反应,应该更易被氧化。查阅资料:;;酸性条件下,能与反应生成和。
(3)丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究与的反应。
①在反应前,打开弹簧夹,通入一段时间,目的是 。
②B中观察到的主要现象的是 (填字母编号)。
a.铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色
b.有红棕色气泡产生
c.有无色气泡产生
③C、E中所盛装的试剂不能是 (填字母编号)。
a.无水硫酸铜 b.无水氯化钙 c.碱石灰 d.生石灰
④充分反应后,检验D装置中产物的方法是:取D装置中产物少许, ,则产物是。
【答案】(1)
(2) 除去中混有的水蒸气
(3) 将装置中的空气排出 ac a 加入稀盐酸,产生红棕色气体
【分析】(1)A中浓硝酸与铜反应生成NO2,B试管用于收集NO2,NaOH溶液用于尾气处理,C干燥管可以起到防倒吸的作用;
(3)反应前通入N2的目的是将装置中的空气排出,A中浓硝酸与铜反应生成NO2,B中二氧化氮与水反应生成稀硝酸,稀硝酸与Cu反应生成NO;C为干燥剂用于干燥NO,D中发生反应,E中干燥管的作用是防止水蒸气进入D中,最后用酸性高锰酸钾溶液进行尾气处理。
【解析】(1)①Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铜和水,其反应的离子方程式为:Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O;
(2)Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮中含有水蒸气;红棕色气体迅速消失;带火星的木条未复燃,说明没有生成氧气,则过氧化钠氧化二氧化氮,生成硝酸钠。Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮中含有水蒸气,水蒸气能与过氧化钠反应生成氧气,所以要在A、B之间增加一个装置干燥装置,除去生成NO2气体中混有的水蒸气;若过氧化钠氧化二氧化氮,则生成硝酸钠,其反应的化学方程式为:Na2O2+2NO2=2NaNO3;
(3)①空气中的氧气能氧化NO,实验时要排尽装置中的空气,所以在反应前,打开弹簧夹,通入一段时间N2,目的是:将装置中的空气排出;
②在B装置中二氧化氮与水反应生成稀硝酸,稀硝酸与Cu反应生成NO,所以B中观察到的主要现象是:铜片逐渐溶解,溶液变为蓝色,有无色气泡产生,故选:ac;
③无水硫酸铜只能检验水不能吸收水,故选:a;
④亚硝酸钠中加盐酸会生成NO,NO遇到空气中的氧气会变为红棕色,则检验D装置中物质的方法为:取D装置中产物少许,加入稀盐酸,若产生无色气体,遇到空气变为红棕色,产物是亚硝酸钠。
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