过氧化钠是一种淡黄色固体
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过氧化钠是一种淡黄色固体,结构中存在“—O—O—”,具有过氧化物的性质,可以与二氧化碳、水发生反应。由于在反应过程中涉及固体质量、气体体积的变化及产物的判断等问题,再加上试题考查角度灵活多变,题型多样,因此也就成了学习的难点和高考的热点,下面就过氧化钠与水、二氧化碳的反应特点进行剖析,以便使同学们在学习中能够轻松突破该知识点。 规律一 分子组成符合(CO)n(H2)m形式的物质与Na2O2反应的增重问题 过氧化钠在一定条件下可以与二氧化碳、水发生反应,反应的方程式分别为: 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ① 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ ② 在上述两个反应中,对Na2O2而言,根据原子守恒,在反应①中Na2O2增加的质量实际上是2CO2~O2即2 mol CO的质量,根据1 mol Na2O2~1 mol CO,其结果可看作:Na2O2+CO=Na2CO3。在反应②中Na2O2增加的质量实际上是H2O中H的质量;根据2 mol Na2O2~4 mol H,其结果可看作:Na2O2+H2=2NaOH。 根据上述分析,可以得出以下结论: 1.CO或H2的燃烧产物CO2或H2O通过Na2O2,可以看成CO或H2直接与Na2O2反应,所以固体质量的增加值就是参加反应的CO或H2的质量。 2.凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质,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,Na2O2固体增加的质量必为w g。 中学阶段常见的符合这一关系的物质为①无机物:H2、CO及H2和CO的混合气体。②有机物:CH3OH、HCHO、CH3COOH、HCOOCH3、CH3CH(OH)COOH(乳酸)、C6H12O6(葡萄糖)等。 【调研1】取a g某物质在氧气中完全燃烧,将其产物与足量过氧化钠固体完全反应,反应后固体的质量恰好也增加了a g。下列物质中不能满足上述结果的是 A.H2 B.CO C.C6H12O6 D.C12H22O11 【解析】A项和B项中的H2、CO可以看作直接和Na2O2反应,增加的质量等于气体的质量,符合题意。C项中葡萄糖的分子式可写为(CO)6(H2)6,将a g葡萄糖燃烧后的产物与足量过氧化钠反应,反应后固体增加的质量也等于葡萄糖的质量a g, C项正确。D项中物质C12H22O11只能改写成(CO) 11 (C)(H2)11,所以不满足增加a g的结果,D项错误。答案:D 规律二 Na2O2与CO2、H2O(g)反应的差量问题 1.CO2、H2O(g)与过量的Na2O2反应,所得O2的体积为相同状况下CO2、H2O(g)体积的一半。 2.将Na2O2粉末加入H2O(l)中,根据反应:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,会发现加入2 mol Na2O2出来1 mol O2,相当于直接加入2 mol Na2O,即液体增加的质量等于同“物质的量”的Na2O的质量。 根据CO2或H2O与Na2O2反应的化学方程式,利用质量差量或体积差量进行计算,可以简化运算过程,减少出错几率,提高做题速度。 【调研2】(2011·上海卷)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) A B C D 二氧化碳 1 mol 22.4 L 碳酸钠 1 mol 106 g 106 g 转移的电子 NA 1 mol 2NA 【解析】根据反应:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,设有x g过氧化钠参加反应,则: 2Na2O2 +2CO2 =2Na2CO3 +O2 △m 156 88 212 32 212 -156=56 x g 28 g 156g/56g= x g/28,解之得:x=78,即有1 mol CO2参加反应,生成1 mol Na2CO3。 根据反应可知转移的电子数为NA,A、C项正确。常温常压下1 mol CO2的体积不是22.4 L,故B项错误。在反应中有106 g Na2CO3参加反应,转移的电子数为NA,D项错.答案:AC 规律三 Na2O2与CO2、H2O(g)反应的先后问题 Na2O2与H2O(g)、CO2的混合物反应时,应看成Na2O2先吸收CO2生成Na2CO3,然后再吸收H2O(g)生成NaOH。 【调研3】 将m mol的NaHCO3和n mol的Na2O2固体混合物置于密闭容器中加热到250℃,使其充分反应,最终生成的气体和剩余固体混合物均由两种物质组成,试完成下列问题。 ⑴最终生成的气体由什么组成? ⑵分析m/n的数值范围及固体成分。 【解析】 首先发生反应:,生成的CO2和H2O的物质的量n(CO2)=n(H2O)= m/2 mol。产生的CO2和水蒸气再与过氧化钠反应;当Na2O2与CO2和H2O(g)的混合气体反应时,先与CO2反应,再与H2O(g)反应。即:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ①、2Na2O2+2H2O(g)=4NaOH+O2↑ ②。当m/n≥2时,只发生反应①,生成的固体为Na2CO3,生成的气体为O2和H2O(g);当1<m/n<2时,发生反应①和②,但H2O(g)只消耗一部分,最后固体为Na2CO3和NaOH,气体为O2和H2O(g);当1= m/n时,反应①和②恰好完全进行,剩余固体为Na2CO3和NaOH,气体为O2;当m/n<1时,发生反应①和②后,剩余Na2O2,最后剩余固体为Na2O2、Na2CO3和NaOH,气体为O2。题目要求最后生成的气体和残余固体混合物均由两种物质组成,即1<m/n<2,分解生成的CO2气体已全部与Na2O2反应消耗尽, H2O(g)部分消耗,故最后生成气体为H2O(g)和O2。 【答案】⑴H2O(g)、O2 ⑵1<m/n<2 Na2CO3、NaOH 规律四 Na2O2与CO2和H2O(g)混合物反应的产物判断 根据反应方程式:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,结合反应的先后顺序:CO2先反应,H2O后反应,可以推知反应后,固体产物的成分: ①当n(CO2)≥n(Na2O2),固体产物为Na2CO3;②当n(CO2)<n(Na2O2),固体产物为Na2CO3和NaOH。 在学习中一定要深入思考,总结规律,灵活掌握知识间的内在联系,把握反应的实质,巧妙运用反应的关系,才能优化解题过程,减化中间步骤,减少出错机率。 【调研4】 将O2、CH4、Na2O2放入密闭容器中,在150 ℃条件下用电火花引发反应后,恰好完全反应后,容器中的压强为零,由此得出混合物中O2、CH4、Na2O2的物质的量之比为 A.1︰1︰1 B.2︰2︰6 C.1︰2︰6 D.无法确定 解析:由题意知,三种物质完全反应后压强为零,说明最终生成Na2CO3和NaOH。根据凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质的混合物与足量过氧化钠反应,固体Na2O2增加的质量等于该混合物的质量的规律,要使O2和CH4的组成符合(CO)n(H2)m的形式,则必须有n(O2) ︰n(CH4)=1︰2。假设1 mol O2、2 mol CH4与n mol Na2O2反应:2CH4+O2+Na2O2→Na2CO3+NaOH,然后由氢守恒确定NaOH的物质的量为8 mol,由碳原子守恒确定Na2CO3的物质的量为2 mol,最后求出O2的物质的量为1 mol,即可得出下列反应方程式:2CH4+O2+6Na2O2=2Na2CO3+8NaOH,即C项正确。答案:C 本文来源:https://www.wddqw.com/doc/3125fe720640be1e650e52ea551810a6f524c8c4.html