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一、聚焦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。
二、聚焦Na2O2与H2O、CO2反应的有关计算:
Ⅰ.写出Na2O2分别与CO2、H2O反应的化学方程式。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
Ⅱ.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。
Na2O2具有强氧化性,可用作漂白剂。下列有关Na2O2说法正确的是 ( )
A.Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后,石蕊试纸最终变成蓝色
B.过氧化钠沾到红色鲜花上,鲜花无变化
C.将Na2O2投入CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D.向饱和烧碱溶液中加入2 g Na2O2,充分反应后,溶液中Na+的数目不变
【答案】C
【解析】Na2O2遇湿润的紫色石蕊试纸,它最终能氧化石蕊使其褪色,A项错误;过氧化钠沾到红色鲜花上,鲜花将褪色,B项错误;将Na2O2投入CuCl2溶液中,Na2O2先与水反应生成NaOH与O2,NaOH再与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀,C项正确;Na2O2与水反应时能放出大量的热,使溶液温度升高,NaOH溶解度增大,导致溶液中Na+的数目增大,D项错误
过氧化钠可作为氧气的来源。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,反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
选项 二氧化碳 碳酸钠 转移的电子
A 1 mol 2NA
B 22.4 L 1 mol
C 106 g 1 mol
D 106 g 2NA
【答案】 C
由上述关系,不难得出C项正确;B项中不是标准状况,错误。
如图所示,试管b中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2粉末,U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮绳紧紧地系在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中,将发生的现象是( )
A.U形管内浅红色的水褪色
B.试管内溶液变红
C.气球a被吹大
D.U形管内的水位:c高于d
【答案】C
【解析】U形管内浅红色的水不会褪色,A项错误;因为试管中没有滴入酚酞溶液,故试管内溶液不会变红,B项错误;Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,O2使气球鼓起,C项正确;因为Na2O2与H2O反应放热,故U形管内的液面c低于d,D项错误。
某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO-4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)( )
A.CH3COO- B.SO
C.CO D.HCO
【答案】 A
【解析】 Na2O2与水反应生成NaOH,HCO+OH-===CO+H2O,HCO浓度减小,CO浓度增大;SO具有还原性,被Na2O2氧化,浓度减小;CH3COO-浓度几乎不变。
下列有关过氧化钠重要反应的叙述正确的是___(填序号)。
①金属钠着火时使用泡沫灭火器灭火
②过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA
③二氧化碳通过Na2O2粉末反应后固体物质增重
④Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色:
2Na2O2===2Na2O+O2↑
⑤Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
⑥Na2O2与水反应是水作还原剂的氧化还原反应
⑦Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为
Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑
【答案】②③⑤
【解析】 金属钠着火时生成过氧化钠,过氧化钠与CO2、H2O反应生成氧气会使火势更大,不能用泡沫灭火器灭火,故①错误。过氧化钠与水反应生成氧气,氧气来源于-1价的氧元素,则生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA,故②正确。二氧化碳通过Na2O2粉末发生反应为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,固体由Na2O2变为Na2CO3,1 mol Na2O2的质量为78 g,1 mol Na2CO3的质量为106 g,反应后固体质量增加,故③正确。Na2O2在空气中与H2O、CO2反应生成了Na2CO3,故④错误。过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气,故⑤正确。Na2O2与水的反应中Na2O2既作氧化剂又作还原剂,故⑥错误。Na2O2溶于水的离子方程式为2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑,故⑦错误。
1.Na2O2中,阴、阳离子个数比是多少?它是碱性氧化物吗?
【细剖精析】
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。
2.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?
【细剖精析】
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。
3.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?
【细剖精析】
(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。
4.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?
【细剖精析】
都会变为Na2CO3。
5.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:
【细剖精析】
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”)。
二、Na2O、Na2O2
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
(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 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)=28 g·mol-1×n(CO2),Δm(H2O)=2 g·mol-1×n(H2O)
1.下列关于Na2O2的说法错误的是
A.与水反应生成NaOH,但不属于碱性氧化物
B.是离子晶体,正、负离子个数比为2∶1
C.可用作供氧剂和漂白剂
D.向其与水反应后的溶液中滴加品红,溶液褪色且加热后恢复红色
【答案】D
【解析】A.过氧化钠能与酸反应,生成盐和水,同时生成氧气。比如与盐酸反应,生成氯化钠、氧气和水,不是碱性氧化物,A正确;
B.过氧化钠是离子晶体,正离子为钠离子,负离子为过氧根离子,个数比为2∶1,B正确;
C.过氧化钠可用作供氧剂和漂白剂,C正确;
D.过氧化钠与水反应有过氧化氢生成,过氧化氢能使品红褪色但是加热后不会恢复,D错误;
故答案选D。
2.若NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是
A.1molCl2与足量的铁反应,转移电子数为3NA
B.7.8gNa2O2含有的阴离子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24L丁烷分子所含的C—H键数为NA
D.5.6gCO和N2组成的混合气体所含的质子数为2.8NA
【答案】A
【解析】
A.1molCl2与足量的铁反应,生成1molFeCl2,转移电子数为2 NA,A不正确;
B.Na2O2含有两个Na+和一个,7.8gNa2O2物质的量是0.1mol,则含有的阴离子数为0.1NA,B正确;
C.丁烷(C4H10)分子中含有10个C—H键,则标准状况下,2.24L丁烷分子,物质的量是0.1mol,所含的C—H键数为NA,C正确;
D.CO和N2的摩尔质量均是28g/mol,含有的质子数均是14,则5.6gCO和N2组成的混合气体所含的质子数为=2.8NA,D正确;
故选A。
3.某实验小组通过如图所示实验,探究Na2O2与水的反应:
下列说法中错误的是
A.②中有该反应发生:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
B.②⑤中产生气泡的主要成分都是O2
C.③④中现象说明溶液中先反应生成碱,振荡后碱性又变弱
D.⑤中 MnO2的主要作用是作催化剂
【答案】C
【解析】A.②中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,A项正确;
B.过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,过氧化氢分解也生成氧气,②⑤中产生气泡的主要成分都是O2,B项正确;
C.过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,氢氧化钠是碱,遇酚酞变红,③中现象说明溶液中反应生成碱,④中红色褪去,可能原因是过氧化钠和水反应生成的过氧化氢具有氧化性,能氧化有色物质,漂白褪色,不是因为溶液中碱性减弱引起褪色,C项错误;
D.过氧化氢在二氧化锰做催化剂分解生成水和氧气,则⑤中 MnO2的主要作用是作催化剂,D项正确。
答案选C。
4.下列物质的性质实验对应的离子方程式书写正确的是
A.Na2O2溶于水:Na2O2+H2O=2Na++2OH-+O2↑
B.Cu与稀硝酸反应:Cu+2NO+4H+=Cu2++2NO2↑+2H2O
C.FeO和稀硝酸的反应:FeO+2H+=Fe2++H2O
D.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液,至混合溶液恰好为中性:Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O
【答案】D
【解析】A.Na2O2溶于水生成氢氧化钠溶液和水,离子方程式为2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑,故A错误;
B.Cu与稀硝酸反应生成一氧化氮气体而不是二氧化氮气体,故B错误;
C.FeO和稀硝酸反应时硝酸会氧化FeO生成硝酸铁,故C错误;
D.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液,至混合溶液恰好为中性,则Ba(OH)2与NaHSO4的比值为1∶2,故为Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O,故D正确;
故选D。
5.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,下列说法正确的是
A.U形管内浅红色的水褪色 B.试管内溶液变红
C.气球a膨胀,充满氢气 D.U形管水位:d>c
【答案】D
【解析】A.Na2O2和水反应放热,广口瓶内气体膨胀,U形管内c端液面下降、d端液面上升,浅红色的水不褪色,故A错误;
B.Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气,试管内溶液不变色,故B错误;,
C.Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气,气球a膨胀,充满氧气,故C错误;
D.Na2O2和水反应放热,广口瓶内气体膨胀,U形管内c端液面下降、d端液面上升,U形管水位:d>c,故D正确;
选D。
6.下列对钠及其化合物的说法或叙述中不正确的是
A.钠保存在煤油中,取用金属钠时一定先用滤纸吸干表面的煤油,多余的金属钠要放回原瓶
B.向饱和NaOH溶液中加入少量Na2O2固体,充分反应后,恢复到室温,溶液中Na+的数目减少
C.向FeCl2溶液中加入少量Na2O2粉末,可以看到溶液中产生无色气体,生成白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
D.向滴加有酚酞的蒸馏水中加入Na2O2粉末,可以看到溶液中产生无色气体,溶液先变红后褪色
【答案】C
【解析】A. 钠是活泼金属,易与空气中氧气和水蒸气反应,钠保存在煤油中,取用金属钠时一定先用滤纸吸干表面的煤油,多余的金属钠要放回原瓶,防止发生安全事故,故A正确;
B. 向饱和NaOH溶液中加入少量Na2O2固体,充分反应后,水减少,生成氢氧化钠和氧气,恢复到室温,溶液仍然是饱和溶液,溶解在反应的水中的NaOH会析出,溶液中Na+的数目减少,故B正确;
C. 向FeCl2溶液中加入少量Na2O2粉末,过氧化钠直接将亚铁离子氧化产生红褐色的沉淀,故C错误;
D. 向滴加有酚酞的蒸馏水中加入Na2O2粉末,生成NaOH和氧气,可以看到溶液中产生无色气体,溶液先变红后褪色,故D正确;
故选C。
7.将1 mol CH4在一定量的氧气中燃烧,恢复至常温后将所生成的气体通入足量的 Na2O2中充分反应,测得反应后气体的平均相对分子质量等于,则 CH4燃烧时消耗的氧气的物质的量为
A.1.75 mol B.2 mol C.1.5 mol D.2.5 mol
【答案】A
【解析】CH4燃烧可能的化学方程式为:2CH4+3O22CO+4H2O、CH4+2O2CO2+2H2O。可见若不完全燃烧只产生CO,1 mol CH4需消耗1.5 mol O2,若完全燃烧只产生CO2,1 mol CH4需消耗2.0 mol O2。根据题意CH4在一定量的氧气中燃烧,恢复至常温后将所生成的气体通入足量的 Na2O2中充分反应,测得反应后气体的平均相对分子质量等于,28<<32,说明所得气体是CO、O2的混合气体,则甲烷燃烧产生的气体微溶CO、CO2的混合气体,故1 mol CH4燃烧时消耗的氧气的物质的量1.5 mol<n(O2)<2.0 mol,只有1.75 mol符合题意,故合理选项是A。
8.许多非金属氧化物在一定条件下能与Na2O2反应,且反应有一定规律,如Na2O2+SO2═Na2SO4,2Na2O2+2SO3═2Na2SO4+O2据此,你认为下列反应方程式中正确的是
A.Na2O2+2NO2═2NaNO3 B.Na2O2+2NO2═2NaNO2+O2
C.2Na2O2+2N2O3═4NaNO2+O2 D.2Na2O2+2Mn2O7═4Na2MnO4+O2
【答案】A
【解析】A.二氧化氮中的氮不是最高价,所以不产生氧气,应生成硝酸钠,A项正确;
B.二氧化氮中的氮不是最高价,所以不产生氧气,应生成硝酸钠,B项错误;
C.N2O3中的氮也不是最高价,所以不产生氧气,不符合上述规律,C项错误;
D.锰的最高价是+7价,应该生成高锰酸钠,D项错误。
故选A。
9.下列关于Na2O2的说法中正确的是
A.用小刀切开一块金属Na,其银白色有光泽的切面很快变暗,这是因为Na被空气中的氧气氧化生成了Na2O2
B.0.1molNa2O2与足量CO2充分反应,转移电子的物质的量为0.2mol
C.将Na2O2投入到CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D.Na2O2遇到湿润的红色石蕊试纸后,石蕊试纸最终变成蓝色
【答案】C
【解析】A.用小刀切开一块金属Na,其银白色有光泽的切面很快变暗,这是因为Na被空气中的氧气氧化生成了Na2O,A错误;
B.过氧化钠与水反应为歧化反应,过氧化钠既是氧化剂又是还原剂,生成1mol氧气转移2mol电子,则0.1molNa2O2反应生成0.05mol氧气,转移的电子的物质的量为0.1mol,B错误;
C.Na2O2投入到CuCl2溶液中,反应生成氢氧化铜沉淀和氧气,所以有蓝色沉淀及气泡产生,C正确;
D. Na2O2和水之间反应生成氢氧化钠和氧气,遇到湿润的红色石蕊试纸后,试纸变蓝,但是过氧化钠具有漂白性,最终试纸变白色,D错误;
故选C。
10.200℃时,11.6gCO2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3.6g(如图所示),则参加反应的Na2O2质量是
A.39g B.78g C.58.5g D.97.5g
【答案】A
【解析】向足量的固体Na2O2中通入11.6gCO2和H2O,发生反应、,固体只增加3.6g,是因为生成O2,根据质量守恒可知m(O2)=11.6g-3.6g=8.0g,所以,根据反应的方程式可知,生成0.25mol氧气,消耗0.5mol过氧化钠,则参加反应的Na2O2质量为0.5mol×78g/mol=39g,故选A;
答案选A。
11.取ag某物质在氧气中完全燃烧,将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应,反应后固体的质量恰好也增加了ag。下列物质中不能满足上述结果的是
A.H2 B.CO2 C.C6H12O6 D.CO
【答案】B
【解析】已知反应的关系式:H2~H2O~2NaOH~ Na2O2H2,CO~ CO2~Na2CO3~Na2O2CO,有机物在足量的氧气中燃烧生成CO2和H2O,与Na2O2发生反应:2Na2O2+2CO2= 2Na2CO3+O2,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,对生成物变式:Na2CO3~Na2O2CO,2NaOH~ Na2O2H2,有机物应可拆写成(CO)mH2)n的形式,则CO、H2以及可拆写成(CO)mH2)n形式的有机物能满足上述结果,据此分析解答。
根据以上分析,CO、H2或分子组成能改写成(CO)m(H2)n的物质,在燃烧时相当于被Na2O2完全吸收,选项C可拆写成(CO)6H2)6,但B不能满足,符合题意;
答案选B。
12.在封闭容器中,加热等物质的量的NaHCO3和Na2O2的固体混合物,充分反应后,容器中固体剩余物是
A.Na2CO3和Na2O2 B.NaOH、Na2O2和Na2CO3
C.Na2CO3和NaOH D.NaOH和Na2O2
【答案】C
【解析】设Na2O2固体和NaHCO3固体都为1mol,则根据反应
再根据 ,,
则剩余固体为n(Na2CO3) = 0.5mol + 0.5mol = 1mol,n(NaOH)=1mol,即剩余固体是等物质的量的Na2CO3和NaOH的混合物;
故选C。
13.室温下,某同学进行CO2与Na2O2反应的探究实验,回答下列问题。
(1)用如图装置制备纯净的CO2
①甲装置中盛放稀盐酸的仪器名称是______。
②丙装置的作用是______。
(2)按照下图进行实验(夹持装置略)。
①先组装仪器,然后______,再用注射器1抽取100 mL纯净的CO2,将其连接在K1处,注射器2的活塞推到底后连接在K2处,具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠。
②打开止水夹K1、K2,向右推动注射器1的活塞,可观察到的现象是______。
③实验过程中,需缓慢推入CO2,其目的是______。
(3)实验结束后,当注射器1的活塞推到底时,测得注射器2中气体体积为65 mL,则反应消耗CO2的体积是______mL。
【答案】 (1) 分液漏斗 除去CO2中的水蒸气(或干燥CO2)
(2) 检查装置的气密性 固体由淡黄色渐渐变为白色,注射器2中活塞向外移动 使CO2充分反应
(3) 70
【解析】(1)甲装置中大理石和稀盐酸反应生成二氧化碳,盐酸会挥发,乙中装饱和NaHCO3溶液除去二氧化碳中的HCl气体,丙中无水氯化钙干燥二氧化碳;
(2)用注射器1推进二氧化碳到U形管中,将二氧化碳与过氧化钠充分反应,生成碳酸钠和氧气。
(1)①甲装置中盛放稀盐酸的仪器名称为:分液漏斗,故答案为:分液漏斗;
②丙中放的是无水氯化钙,作用是除去CO2中的水蒸气(或干燥CO2),故答案为:除去CO2中的水蒸气(干燥CO2);
(2)①该实验涉及气体参与反应,组装好仪器后,应检查装置的气密性,故答案为:检查装置气密性;
②二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,则U形管中的过氧化钠淡黄色粉未逐渐变为白色,生成的氧气进入注射器2中,所以注射器2的活塞向外移动,故答案为:固体由淡黄色渐渐变为白色,注射器2中活塞向外移动;
③实验过程中,需缓慢推入CO2,其目的是使反应进行得更充分,故答案为:使CO2充分反应;
(3)开始抽取的二氧化碳的体积为100mL,实验结束后,测得注射器2中气体体积为65mL,则气体体积減小了35mL,根据反应方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2可知:每消耗2体积CO2气体体积减小(2-1)体积,则气体体积减小了35mL,反应消耗CO2的体积为35mL×2=70mL,故答案为:70。
14.如图所示实验装置用于验证某些物质的性质。在试管A中装入足量的固体NaHCO3,D为固定蚊香的硬纸片。试回答下列问题:
(1)在A试管内发生反应的化学方程式是_____________。
(2)B装置的作用是____________。
(3)在双球干燥管内发生反应的化学方程式为___________________,该反应中氧化剂为________,氧化产物为________,每有1molNa2O2发生反应,转移电子数目为________。
(4)双球干燥管内观察到的实验现象是_________________。
【答案】 (1) 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
(2) 吸收气体中的水蒸气(或干燥CO2)
(3) 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O2 O2 NA(或6.02×1023)
(4) 淡黄色的Na2O2逐渐转变为白色粉末,点燃的蚊香燃烧更加剧烈
【解析】
根据实验装置图,可整理出实验的步骤和顺序为:A中的NaHCO3受热分解产生的CO2和H2O(g)进入试管B,H2O(g)被浓硫酸吸收,从B中出来的CO2气体与C处与D处的Na2O2反应,生成O2,从而促进蚊香的燃烧。
(1)碳酸氢钠不稳定,受热易分解,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;
(2)由于生成的CO2气体中含有水蒸气,所以浓硫酸的作用是吸收水蒸气,干燥CO2;
(3)CO2能和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。在氧化还原中,同一元素的化合价的变化只能靠近不能交叉,因此Na2O2中的O的化合价既升高又降低,Na2O2既是氧化剂也是还原剂,因此氧化剂是Na2O2;O2是Na2O2中的O化合价升高,经氧化反应得到的氧化产物;根据化学方程式每有1molNa2O2发生反应转移电子的物质的量为1mol,其数目为NA(或6.02×1023);
(4)CO2能和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,而生成的氧气可以促进蚊香燃烧,所以实验现象是淡黄色的Na2O2逐渐转变为白色粉末,点燃的蚊香燃烧更加剧烈。
微考点11 Na2O2的性质及实验探究
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举一反三2
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易混易错剖析
核心知识梳理
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↓
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一、聚焦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。
二、聚焦Na2O2与H2O、CO2反应的有关计算:
Ⅰ.写出Na2O2分别与CO2、H2O反应的化学方程式。
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
Ⅱ.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。
Na2O2具有强氧化性,可用作漂白剂。下列有关Na2O2说法正确的是 ( )
A.Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后,石蕊试纸最终变成蓝色
B.过氧化钠沾到红色鲜花上,鲜花无变化
C.将Na2O2投入CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D.向饱和烧碱溶液中加入2 g Na2O2,充分反应后,溶液中Na+的数目不变
过氧化钠可作为氧气的来源。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,反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
选项 二氧化碳 碳酸钠 转移的电子
A 1 mol 2NA
B 22.4 L 1 mol
C 106 g 1 mol
D 106 g 2NA
如图所示,试管b中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2粉末,U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮绳紧紧地系在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中,将发生的现象是( )
A.U形管内浅红色的水褪色
B.试管内溶液变红
C.气球a被吹大
D.U形管内的水位:c高于d
某溶液中含有HCO、SO、CO、CH3COO-4种阴离子。向其中加入足量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)( )
A.CH3COO- B.SO
C.CO D.HCO
下列有关过氧化钠重要反应的叙述正确的是___(填序号)。
①金属钠着火时使用泡沫灭火器灭火
②过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.2NA
③二氧化碳通过Na2O2粉末反应后固体物质增重
④Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色:
2Na2O2===2Na2O+O2↑
⑤Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
⑥Na2O2与水反应是水作还原剂的氧化还原反应
⑦Na2O2溶于水产生O2的离子方程式为
Na2O2+H2O===2Na++2OH-+O2↑
1.Na2O2中,阴、阳离子个数比是多少?它是碱性氧化物吗?
【细剖精析】
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。
2.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?
【细剖精析】
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。
3.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?
【细剖精析】
(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。
4.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?
【细剖精析】
都会变为Na2CO3。
5.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:
【细剖精析】
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”)。
二、Na2O、Na2O2
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
(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 CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时,固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”,所以固体增加的质量Δm(CO2)=28 g·mol-1×n(CO2),Δm(H2O)=2 g·mol-1×n(H2O)
1.下列关于Na2O2的说法错误的是
A.与水反应生成NaOH,但不属于碱性氧化物
B.是离子晶体,正、负离子个数比为2∶1
C.可用作供氧剂和漂白剂
D.向其与水反应后的溶液中滴加品红,溶液褪色且加热后恢复红色
2.若NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是
A.1molCl2与足量的铁反应,转移电子数为3NA
B.7.8gNa2O2含有的阴离子数为0.1NA
C.标准状况下,2.24L丁烷分子所含的C—H键数为NA
D.5.6gCO和N2组成的混合气体所含的质子数为2.8NA
3.某实验小组通过如图所示实验,探究Na2O2与水的反应:
下列说法中错误的是
A.②中有该反应发生:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
B.②⑤中产生气泡的主要成分都是O2
C.③④中现象说明溶液中先反应生成碱,振荡后碱性又变弱
D.⑤中 MnO2的主要作用是作催化剂
4.下列物质的性质实验对应的离子方程式书写正确的是
A.Na2O2溶于水:Na2O2+H2O=2Na++2OH-+O2↑
B.Cu与稀硝酸反应:Cu+2NO+4H+=Cu2++2NO2↑+2H2O
C.FeO和稀硝酸的反应:FeO+2H+=Fe2++H2O
D.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液,至混合溶液恰好为中性:Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O
5.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,下列说法正确的是
A.U形管内浅红色的水褪色 B.试管内溶液变红
C.气球a膨胀,充满氢气 D.U形管水位:d>c
6.下列对钠及其化合物的说法或叙述中不正确的是
A.钠保存在煤油中,取用金属钠时一定先用滤纸吸干表面的煤油,多余的金属钠要放回原瓶
B.向饱和NaOH溶液中加入少量Na2O2固体,充分反应后,恢复到室温,溶液中Na+的数目减少
C.向FeCl2溶液中加入少量Na2O2粉末,可以看到溶液中产生无色气体,生成白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
D.向滴加有酚酞的蒸馏水中加入Na2O2粉末,可以看到溶液中产生无色气体,溶液先变红后褪色
7.将1 mol CH4在一定量的氧气中燃烧,恢复至常温后将所生成的气体通入足量的 Na2O2中充分反应,测得反应后气体的平均相对分子质量等于,则 CH4燃烧时消耗的氧气的物质的量为
A.1.75 mol B.2 mol C.1.5 mol D.2.5 mol
8.许多非金属氧化物在一定条件下能与Na2O2反应,且反应有一定规律,如Na2O2+SO2═Na2SO4,2Na2O2+2SO3═2Na2SO4+O2据此,你认为下列反应方程式中正确的是
A.Na2O2+2NO2═2NaNO3 B.Na2O2+2NO2═2NaNO2+O2
C.2Na2O2+2N2O3═4NaNO2+O2 D.2Na2O2+2Mn2O7═4Na2MnO4+O2
9.下列关于Na2O2的说法中正确的是
A.用小刀切开一块金属Na,其银白色有光泽的切面很快变暗,这是因为Na被空气中的氧气氧化生成了Na2O2
B.0.1molNa2O2与足量CO2充分反应,转移电子的物质的量为0.2mol
C.将Na2O2投入到CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生
D.Na2O2遇到湿润的红色石蕊试纸后,石蕊试纸最终变成蓝色
10.200℃时,11.6gCO2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3.6g(如图所示),则参加反应的Na2O2质量是
A.39g B.78g C.58.5g D.97.5g
11.取ag某物质在氧气中完全燃烧,将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应,反应后固体的质量恰好也增加了ag。下列物质中不能满足上述结果的是
A.H2 B.CO2 C.C6H12O6 D.CO
12.在封闭容器中,加热等物质的量的NaHCO3和Na2O2的固体混合物,充分反应后,容器中固体剩余物是
A.Na2CO3和Na2O2 B.NaOH、Na2O2和Na2CO3
C.Na2CO3和NaOH D.NaOH和Na2O2
13.室温下,某同学进行CO2与Na2O2反应的探究实验,回答下列问题。
(1)用如图装置制备纯净的CO2
①甲装置中盛放稀盐酸的仪器名称是______。
②丙装置的作用是______。
(2)按照下图进行实验(夹持装置略)。
①先组装仪器,然后______,再用注射器1抽取100 mL纯净的CO2,将其连接在K1处,注射器2的活塞推到底后连接在K2处,具支U形管中装入足量的Na2O2粉末与玻璃珠。
②打开止水夹K1、K2,向右推动注射器1的活塞,可观察到的现象是______。
③实验过程中,需缓慢推入CO2,其目的是______。
(3)实验结束后,当注射器1的活塞推到底时,测得注射器2中气体体积为65 mL,则反应消耗CO2的体积是______mL。
14.如图所示实验装置用于验证某些物质的性质。在试管A中装入足量的固体NaHCO3,D为固定蚊香的硬纸片。试回答下列问题:
(1)在A试管内发生反应的化学方程式是_____________。
(2)B装置的作用是____________。
(3)在双球干燥管内发生反应的化学方程式为___________________,该反应中氧化剂为________,氧化产物为________,每有1molNa2O2发生反应,转移电子数目为________。
(4)双球干燥管内观察到的实验现象是_________________。
微考点11 Na2O2的性质及实验探究
易混易错聚焦
易错典例分析
易错典例1
易错典例2
举一反三1
jYFs
举一反三2
jYFs
举一反三3
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易混易错剖析
核心知识梳理
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↓
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