内容正文:
第 二 章
海水中的重要元素——
钠和氯
化学·必修第一册
1
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第一节 钠及其化合物
课时2 氧化钠和过氧化钠
3
「任务一」 认识氧化钠与过氧化钠的性质及应用
4
×
√
√
√
√
√
√
「任务二」 认识过氧化钠与水、二氧化碳反应的定量关系
22
课后分层练(八) 氧化钠和过氧化钠
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eq \a\vs4\al([学习目标])
1.从物质类别、元素化合价的角度认识氧化钠与过氧化钠的性质,熟知过氧化钠与水和二氧化碳反应的应用。
2.会设计实验探究过氧化钠与水的反应,增强科学探究与创新意识。
3.掌握 Na2O2的相关计算
某同学设计了一个“可乐生火”的魔术实验,他用脱脂棉包住一些过氧化钠粉末,放在刚打开的可乐瓶口,脱脂棉剧烈燃烧起来。
问题1.该魔术实验的原理是什么?用化学方程式表达。
提示:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
问题2.从物质燃烧的条件的角度,分析脱脂棉为什么能剧烈燃烧?
提示:物质燃烧需要三个条件:可燃物、氧气和达到物质的着火点。脱脂棉是可燃物,根据燃烧的条件推测,反应放热并生成O2,使脱脂棉在O2中达到着火点而剧烈燃烧。
问题3.向包有一些Na2O2粉末的脱脂棉吹气(用导管),脱脂棉也剧烈燃烧,用化学方程式表示涉及的反应原理,该原理有什么应用价值?
提示:我们呼出的气体中含有CO2、H2O(g)、N2及少量O2,其中的CO2、H2O(g)能与Na2O2反应生成O2,反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2;依据Na2O2能与我们呼出气体中的CO2、H2O(g)反应生成O2的性质,且该反应能安全发生,不生成有毒气体,过氧化钠可在呼吸面具或潜水艇中作为供氧剂,在生产、生活及航空航天、军事科研领域都有着极其广泛的应用。
1.(1)回忆前面做过的有关钠的实验,描述氧化钠与过氧化钠的颜色、状态。
答案:Na2O是白色固体,Na2O2是淡黄色固体。
(2)氧化钠与水的反应和氧化钙与水的反应类似,请写出氧化钠与水、二氧化碳反应的化学方程式。
答案:Na2O+H2O===2NaOH、Na2O+CO2===Na2CO3
2.过氧化钠与水的反应
(1)【实验23】依据描述的实验现象,分析并做出解释。
碱
NaOH和O2
实验现象
现象解释
实验结论
有大量气泡产生
Na2O2与H2O剧烈反应,有 产生
Na2O2与H2O反应生成
带火星的木条复燃
有 产生
试管壁温度升高
反应
与标准比色卡比较,溶液的pH>7
有 生成
气体
O2
放热
不属于
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
因反应前后有氧元素化合价的变化,上述2个反应均属于氧化还原反应,且反应中Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
(2)过氧化钠与水反应的化学方程式为 ;反应的离子方程式为 。
(3)从组成元素的角度看,Na2O和Na2O2都属于 ,从与酸反应的结果看,Na2O属于碱性氧化物,Na2O2 碱性氧化物。
(4)呼吸面具和潜水艇里常用过氧化钠作供氧剂,写出相关反应的化学方程式: ;
上述反应是氧化还原反应吗?若是,指出反应的氧化剂和还原剂。
。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
氧化物
1.Na2O与Na2O2均为碱性氧化物( )
2.Na2O与Na2O2中的氧元素的化合价不相同,钠元素的化合价相同( )
3.Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2( )
4.Na2O2有强氧化性,能漂白酸碱指示剂( )
5.Na2O2与水、二氧化碳的反应中,Na2O2中-1价的氧元素化合价既升高又降低,发生了歧化反应,因此,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂( )
2∶1
-2
-1
碱性氧化物
过氧化物
白色固体
淡黄色固体
突破 氧化钠与过氧化钠的性质及应用
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
组成结构
由 构成,数目比为
由 构成,数目比为
氧元素化合价
类别
色、态
Na+与O2-
Na+与O eq \o\al(2-,2)
2∶1
Na2O+2H+===2Na++H2O
2Na2O2+4H+===4Na++2H2O
+O2↑
Na与O2在常温下反应
Na与O2在加热条件下反应
不稳定,易转化为Na2O2
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
生成条件
热稳定性
与H2O反应
与CO2反应
与H+反应
较稳定
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
用途
用于制备NaOH等
可作漂白剂(漂白织物等)、强氧化剂、供氧剂(用于呼吸面具和潜水艇中氧气的来源)
联系
加热时可发生反应:
2Na2O+O22Na2O2
【例1】 (2023·北京卷改编)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O===Ca(OH)2+
2H2↑。下列说法正确的是( )
A.Na2O2具有强氧化性,CaH2具有强还原性
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.CaH2中阴、阳离子个数比为1∶1
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的分子数相同
解析:选A。A.Na2O2中含有O eq \o\al(2-,2),有强氧化性,CaH2中-1价的H易失电子,有强还原性,故A正确;B.①中水的化合价不发生变化,不涉及氧化还原反应,②中水发生还原反应,故B错误;C.CaH2由Ca2+和H-组成,阴、阳离子个数之比为2∶1,故C不正确;D.①中每生成1个氧气分子转移2个电子,②中每生成1个氢气分子转移1个电子,转移电子数相同时,生成氧气和氢气的分子数之比为1∶2,故D错误。
【拓展延伸】 判断下列说法是否正确
E.(2024·浙江6月选考)Na2O2能与CO2反应产生O2,可作供氧剂( )
F.(2024·黑吉辽卷)用过氧碳酸钠漂白衣物:Na2CO4具有较强氧化性( )
解析:F.过氧碳酸钠中含有过氧根离子,具有强氧化性,可以漂白衣物。
1.下列说法正确的是( )
A.Na2O在空气中加热可得固体Na2O2
B.Mg加入过量FeCl3溶液中可得Fe
C.制作豆腐时添加石膏,体现了CaSO4的难溶性
D.H2O2溶液中加入少量MnO2粉末生成H2和O2
答案:A
2.(2025·浙江诸暨中学阶段练)类比是学习化学的一种重要方法。类比Na与H2O反应的分析方法及Na2O2与H2O反应的化学方程式,完成以下任务。
(1)将适量Na2O2投入盐酸中,观察到的现象为____________________,反应的化学方程式为________________________。
(2)将适量Na2O2投入硫酸铜溶液中,观察到的现象为________________________,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案:(1)有气泡产生 2Na2O2+4HCl===4NaCl+O2↑+2H2O
(2)有气泡放出,溶液颜色变浅,同时有蓝色沉淀生成 2Na2O2+2H2O
===4NaOH+O2↑,2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4
3.(2025·江苏南通中学阶段练)在鲜活水产品的长途运输中,必须考虑以下几点:①水中需要保持适量的O2;②及时去除鱼类等排出的CO2;③防止细菌的大量繁殖。
(1)过氧化物具有杀菌消毒的性质,金属的过氧化物能与H2O反应产生O2,如2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。现有Na2O2和CaO2两种在水中能起供氧灭菌作用的物质,已知CaO2能缓慢与水反应。根据以上介绍,运输鲜活水产品时应选择将________放入水中,理由是________________________________________________________________________。
(2)CaO2与水反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案:(1)CaO2 CaO2与水反应缓慢,供氧时间长,水溶液碱性弱,有利于鲜活水产品的存活与长途运输(或Na2O2与水反应剧烈,生成的NaOH为强碱,不利于鲜活水产品的存活与长途运输)
(2)2CaO2+2H2O===2Ca(OH)2+O2↑
突破 过氧化钠与水、二氧化碳反应的定量关系
1.Na2O2与H2O、CO2反应的氧化还原关系
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
1
2∶1
(1)Na2O2中氧元素的化合价为 ,在两个反应中Na2O2的作用是
(填“氧化剂”“还原剂”或“既作氧化剂又作还原剂”),从电子转移角度分析,每生成一个O2转移 个电子。每消耗一个Na2O2转移 个电子。
(2)从化学方程式中的化学计量数可知,无论是CO2、H2O还是二者的混合物,与足量的Na2O2反应时,参与反应的CO2或H2O与放出O2的分子个数之比均为 。
-1
既作氧化剂又作还原剂
2
2.Na2O2与CO2、H2O反应的质量关系:
(1)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 Δm(2CO)
2×78 2×44 2×106 2×28
固体增加2个碳原子和2个氧原子,固体增加的质量相当于与CO2等分子数的CO的质量。
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ Δm(4H)
2×78 2×18 4×40 2×2
固体增加4个氢原子,固体增加的质量相当于与H2O等分子数的H2的质量。
1.(2025·云南昆明七中阶段检测)Na2O2是呼吸面具中常用的供氧剂,下列关于Na2O2的叙述正确的是( )
A.Na2O2中阴、阳离子的个数比为1∶1
B.Na2O2分别与H2O、CO2反应,产生相同质量的O2时,消耗H2O和CO2分子的数量相等
C.在Na2O2与CO2反应过程中,Na2O2只作氧化剂
D.Na2O2能漂白所有的有色物质
答案:B
2.常温常压下,二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28 g,反应中消耗的二氧化碳的质量是 g,生成的碳酸钠的质量是 g。
3.乙二醛主要用于纺织工业,做纤维处理剂能增加棉花、尼龙等纤维的防缩和防皱性,是耐久性压烫整理剂。一定温度下,m g乙二醛(OHC—CHO)在足量的O2中充分燃烧,生成的产物与足量的Na2O2充分反应,Na2O2增加了n g,则n与m的大小关系为n (填“>”“<”或“=”)m。
44
106
=
1.(2025·山东济宁一中阶段检测)下列有关Na2O和Na2O2性质的描述中,错误的是( )
A.Na2O2中含有过氧键,具有强氧化性
B.Na2O和Na2O2与水反应都有NaOH生成
C.Na2O和Na2O2长期露置于空气中都较稳定
D.Na2O和Na2O2都能与CO2或H2O发生反应
答案:C
2.(2025·山东高青一中阶段检测)已知:2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。对此反应,下列说法正确的是( )
A.Na2O2只作氧化剂
B.还原剂只有 FeSO4
C.氧化产物只有Na2FeO4
D.Na2FeO4既是还原产物,又是氧化产物
答案:D
3.下列叙述中正确的有( )
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱,它们都是碱性氧化物
②Na2O2中O元素的化合价为-2价
③Na2O是淡黄色物质,Na2O2是白色物质
④Na2O2可作供氧剂,而Na2O不可
⑤向Na2O2与水反应后的溶液中滴加酚酞溶液,溶液先变红后褪色
A.5个 B.4个 C.3个 D.2个
答案:D
【拓展提升】 过氧化钠与水反应的过程中有H2O2生成,生成的H2O2迅速分解生成H2O和O2;若生成的H2O2未完全分解,此时滴加酚酞溶液,便会出现溶液先变红后褪色的现象。
4.学习小组进行如下实验:
序号
实验①
实验②
实验③
实验
现象
出现白色沉淀
无明显现象
出现白色沉淀
实验①③的白色沉淀经检验为BaO2。下列说法合理的是( )
A.实验说明H2O2一定能电离得到O eq \o\al(2-,2)
B.实验①②③证明Na2O2与H2O反应过程存在反应Na2O2+2H2O===
2NaOH+H2O2
C.实验①和③生成白色沉淀的反应属于氧化还原反应
D.可用BaCl2、H2O检验长期放置的Na2O2中是否含有Na2CO3
答案:B
运用对比的方法整理Na2O、Na2O2的性质,以表格的形式表达。
答案略。
【基础达标练】
1.(沪科技版第二册P22练习巩固)室温下金属钠长期露置在空气中,最终将变为( )
A.Na2O B.Na2O2 C.Na2CO3 D.NaOH
答案:C
2.下列说法中,属于Na2O和Na2O2共同之处的是( )
A.均是白色粉末
B.均是碱性氧化物
C.阴、阳离子的个数比均为1∶2
D.均可由钠与氧气在常温下生成
答案:C
3.向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末,振荡,正确的叙述是( )
A.最后溶液变蓝色
B.溶液先变蓝色后褪色
C.溶液仍为紫色
D.因为Na2O2与石蕊发生氧化还原反应而无气泡产生
答案:B
4.下列判断正确的是( )
A.可用水来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
B.可用CO2来检验Na2O粉末中是否含有Na2O2
C.可利用在纯氧中加热的方法除去Na2O中的Na2O2
D.将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞溶液中,最终溶液均为红色
答案:A
5.(2025·河南信阳高一期末)如图所示装置,试管中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒。U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中,发生的现象是( )
A.U形管内红水褪色 B.试管内溶液变红
C.气球a被吹大 D.U形管水位:d<c
解析:选C。由于发生反应2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,产生O2使气球膨胀,该反应放出大量热量,使广口瓶中空气受热膨胀而导致U形管中水位d>c,故C符合题意。
6.在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2,用电火花引燃,使其恰好完全反应后,Na2O2的质量增加了7.5 g,则原混合气体中O2的质量分数是( )
A.54.5% B.40% C.36% D.33.3%
解析:选A。CO与氧气反应的化学方程式为2CO+O22CO2,二氧化碳与过氧化钠反应的化学方程式为2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,总反应的化学方程式为CO+Na2O2===Na2CO3,固体增加的质量为CO的质量;氢气与氧气反应的化学方程式为2H2+O22H2O,Na2O2与H2O反应的化学方程式为2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,总反应的化学方程式为H2+Na2O2===2NaOH,固体增加的质量为氢气的质量;Na2O2增加7.5 g,即CO与H2质量之和为7.5 g,w(O2)= eq \f(16.5 g-7.5 g,16.5 g)×100%≈54.5%。
7.(2025·济南中学阶段检测)某实验小组通过如图所示实验,探究Na2O2与水的反应。下列说法不正确的是( )
A.②中的大量气泡主要成分是氧气
B.③中溶液变红,说明有碱性物质生成
C.④中现象可能是溶液中含有强氧化性物质造成的
D.⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度
解析:选D。过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,A正确;氢氧化钠是强碱,使酚酞溶液变成红色,B正确;过氧化钠与水反应生成了过氧化氢,过氧化氢具有强氧化性,能够使溶液褪色,C正确;生成的过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下发生了分解反应,生成氧气,因此有气泡产生,D错误。
【拓展提能练】
8.(2025·淄博实验中学高一阶段检测)200 ℃时,11.6 g CO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6 g(如图所示),则原混合物中CO2和H2O的质量之比是( )
A.11∶18 B.22∶3 C.1∶9 D.21∶9
解析:选A。向足量的固体Na2O2中通入11.6 g CO2和水蒸气,固体只增加3.6 g,令混合物中CO2和水蒸气的质量分别为m(CO2)、m(H2O),则:
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 质量增加
88 56
m(CO2) eq \f(7,11)m(CO2)
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ 质量增加
36 4
m(H2O) eq \f(1,9)m(H2O)
所以 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m(CO2)+m(H2O)=11.6 g,\f(7,11)m(CO2)+\f(1,9)m(H2O)=3.6 g))
解得m(CO2)=4.4 g,m(H2O)=7.2 g,故原混合物中CO2和H2O的质量之比为4.4 g∶7.2 g=11∶18。
9.下列说法正确的是( )
A.7.8 g Na2O2和6.2 g Na2O分别溶于100 g水中得到溶质的质量分数前者更大
B.Na2O2在空气中久置后由淡黄色变白色的原因为2Na2O2===2Na2O+O2↑
C.制O2时,用Na2O2或H2O2作反应物不能选择相同的气体发生装置
D.Na2O2与CO2反应放出O2,可用于制作呼吸面具
答案:D
10.Na2O2是中学化学常用的强氧化剂,除了能与CO2、H2O反应外,还可与其他还原剂如H2、C发生反应。某化学课外兴趣小组为探究Na2O2与H2的反应情况,设计了如图所示装置进行实验。
(1)检查装置A气密性的方法是________________________________________________________________________。
(2)请补全该实验的有关操作步骤。
①检查装置气密性;
②打开止水夹a、b,产生氢气,观察试管内物质的颜色变化;
③________________________________________________________;
④加热过氧化钠,观察试管内物质的颜色变化;
⑤反应完全后,________________________________________________________________________;
⑥拆卸装置。
(3)该装置中,碱石灰的作用是________________________________________________________________________。
(4)实验过程中观察到(2)中步骤②无明显变化,步骤④Na2O2熔化,黄色粉末立即变成白色,干燥管内无水硫酸铜未变成蓝色。则Na2O2与H2反应的化学方程式为__________________________________________________。
答案:(1)关闭止水夹a,在b处连接一导管并伸入水槽中,用手焐热试管(或稍稍加热试管),若观察到导管口有气泡连续冒出,冷却试管后导管中能形成一段稳定的水柱,则说明装置气密性良好
(2)在球形干燥管上倒插一支小试管收集H2,检验H2的纯度 先撤酒精灯,待试管冷却后关闭止水夹b
(3)除去H2中的HCl和水蒸气
(4)Na2O2+H22NaOH
解析:(2)步骤②用来探究H2与Na2O2常温下能否发生反应,同时可将装置中的空气排出;步骤④加热过氧化钠,用来探究H2与Na2O2加热时的反应;由于要加热,而H2不纯时会发生爆炸,所以加热过氧化钠之前要检验H2的纯度,则步骤③为在球形干燥管上倒插一支小试管收集H2,检验H2的纯度;实验结束时,为了防止外界空气从球形干燥管进入试管中使H2不纯发生爆炸,步骤⑤应先撤离酒精灯,待试管冷却后关闭b(即待试管冷却后停止通入H2)。(3)用锌粒和稀盐酸反应制得的H2中混有HCl和水蒸气,HCl和水蒸气都能与Na2O2反应,干扰探究Na2O2与H2的反应,碱石灰的作用是除去H2中的HCl和水蒸气。
(4)步骤②中无明显变化,说明Na2O2与H2常温下不反应;步骤④Na2O2熔化,黄色粉末变成白色,球形干燥管内无水硫酸铜未变成蓝色,说明反应没有生成H2O,Na2O2与H2加热时反应生成NaOH,反应的化学方程式为Na2O2+H22NaOH。
11.(2025·慈溪中学高一阶段检测)查阅文献:①无水氯化钙能吸收水分,但不与CO2反应;
②潮湿的CO2才能与Na2O2反应,而干燥的CO2与Na2O2不反应。潮湿的CO2与Na2O2反应的过程可以表示如下:
先:Na2O2(淡黄色)+2H2O===2NaOH+H2O2,2H2O2===2H2O+O2↑。
后:CO2+2NaOH===Na2CO3(白色)+H2O。
某实验探究小组设计了如下装置,验证上述理论的正确性。
(1)实验过程中,装置1中的现象有________________________________________________________________________。
(2)装置2的目的是________________________________________________________________________。
(3)反应结束,分别取装置1和装置2硬质试管中的固体,进行下列实验(已知:碳酸钠溶液显碱性,加入酚酞溶液后显红色)。
①取用装置1中的固体进行实验,加入酚酞溶液后溶液的颜色是____。
②取用装置2中的固体进行实验,加入酚酞溶液后的现象是________________________________________________________________________。
答案:(1)具支试管中有大量气泡生成,硬质试管中淡黄色粉末变白,蜡烛燃烧得更旺
(2)作对照实验,验证干燥的CO2能否与Na2O2反应
(3)①红色 ②溶液先变红后褪色
解析:(3)①装置1中的固体是碳酸钠,所以加水后不能使带火星的木条复燃,但是溶液显碱性,所以加入酚酞溶液后显红色。②装置2中的固体是过氧化钠,加入水后产生氧气,能使带火星的木条复燃,加入酚酞溶液后先变红后褪色。
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