探究過氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)

孫克俊

摘 要：鈉與氧氣反應(yīng)，產(chǎn)物分別為Na2O（氧化鈉）和Na2O2（過氧化鈉）。過氧化鈉與二氧化碳，酸，水反應(yīng)，反應(yīng)過程中均有氧氣（O2）放出。Na2O2（過氧化鈉）與鹽酸反應(yīng)，非常劇烈，產(chǎn)物為NaCl、H2O和O2。將少量Na2O2投入到CuCl2溶液中，Na2O2是先和水先反應(yīng)生成NaOH，和H2。OH-再與Cu2+反應(yīng)生成Cu（OH）2沉淀。Na2O2與FeCl3溶液反應(yīng)，首先Na2O2與H2O反應(yīng)，生成NaOH和O2，NaOH與Fe3+離子反應(yīng)生成Fe（OH）3。所以先有氣泡產(chǎn)生，然后有紅褐色沉淀生成。

關(guān)鍵詞：過氧化鈉；實驗探究；供氧劑；強氧化性；漂劑性；殺菌消毒

鈉在氧氣中燃燒有兩種情況：一種情況是氧氣量不足時：4Na+O2=2Na2O（氧化鈉）。第二種情況是氧氣充足時：2Na+O2=Na2O2（過氧化鈉）。過氧化鈉不為堿性氧化物，但可以跟二氧化碳，酸，水反應(yīng)，產(chǎn)物中都有氧氣（O2）放出，即：2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2，2Na2O2+4HCl═4NaCl+2H2O+O2↑，與2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑。

探究實驗1

某淡黃色的固體物質(zhì)，它的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在通常狀況下會與多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，它與CO2反應(yīng)時，只生成了Na2CO3和O2，它與稀鹽酸反應(yīng)時，非常劇烈，產(chǎn)物為NaCl、H2O和O2。探究步驟：a.取少量的淡黃色的顆粒狀固體投入到盛有少量水的試管中，可觀察到產(chǎn)生了一種無色無味的氣體；b.再向試管中滴加幾滴酚酞試液，可觀察到燒杯中溶液變紅。根據(jù)實驗現(xiàn)象，回答下列問題：

（1）該淡黃色的固體物質(zhì)中一定含有什么元素，談?wù)勀愕囊罁?jù)是什么？

分析：淡黃色的固體物質(zhì)中一定含有鈉和氧兩種元素，因為該物質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)時，生成NaCl、H2O和O2，根據(jù)反應(yīng)前后原子守恒規(guī)律可知該淡黃色固體中肯定含有兩種元素，即為鈉（Na）和氧（O）。

（2）某學(xué)生對該實驗a中產(chǎn)生的氣體的組成提出了以下兩種假設(shè)：a該氣體為CO；b該氣體為H2。這位同學(xué)的想法有無道理，你還會推測該氣體還可能是什么氣體？

分析：可能是O2。

（3）設(shè)計一個實驗，證明你在（2）中的推測。（寫出簡要操作步驟，反應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)論）

（4）寫出該淡黃色固體與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式。

分析：2Na2O2+4H+===4Na++O2↑+2H2O

探究實驗2

將少量Na2O2固體投入到CuCl2溶液中，你能觀察到什么現(xiàn)象？探究步驟：a、取一支試管，倒入適量的CuCl2溶液。b、往CuCl2溶液中倒入少量的Na2O2。觀察到什么現(xiàn)象。

分析：將少量Na2O2投入到CuCl2溶液中，Na2O2是先和水先反應(yīng)生成NaOH，和O2。OH-再與Cu2+反應(yīng)生成Cu（OH）2沉淀。Na2O2與H2O先反應(yīng)，其中一個重要原因是水分子的數(shù)量遠遠多于Cu2+，從數(shù)學(xué)概率上講，NaOH遇與H2O發(fā)生碰撞的幾率就很大。若CuCl2是溶于無水環(huán)己烷里，這樣Na2O2就可以直接把銅離子氧化成氧化銅。

探究實驗3

過氧化鈉與氯化鐵反應(yīng)的實驗現(xiàn)象。探究步驟：a、取一支試管，倒入適量的FeCl3溶液。b、往FeCl3溶液中倒入少量的Na2O2。觀察到什么現(xiàn)象。

分析：Na2O2與FeCl3溶液反應(yīng)，首先Na2O2與H2O反應(yīng)，生成NaOH和O2，NaOH與Fe3+離子反應(yīng)生成Fe（OH）3。所以先有氣泡產(chǎn)生，然后有紅褐色沉淀生成。即2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，然后氫氧化鈉幫氯化鐵反應(yīng)，3NaOH+FeCl3=3NaCl+Fe（OH）3膠體。

探究實驗4

過氧化鈉與氯化銨反應(yīng)的實驗現(xiàn)象.探究步驟：①取一支試管，倒入適量的氯化銨溶液；②往氯化銨溶液中倒入少量的Na2O2。觀察到什么現(xiàn)象；③反應(yīng)后的溶液進行加熱。

分析：反應(yīng)的本質(zhì)是Na2O2先和水反應(yīng)生成NaOH和O2，NaOH在和NH4Cl反應(yīng)生成NH3.H2O?？偟幕瘜W(xué)反應(yīng)方程式2Na2O2+4NH4Cl+6H2O==4NH3.H2O+4NaCl+O2↑。加熱條件下，有氨氣產(chǎn)生。

探究實驗5

Na2O2、CO2、水反應(yīng)的實驗探究。探究步驟：①用棉花包裹著一種淡黃色的粉末，置于石棉網(wǎng)上；②往棉花上滴幾滴水。觀察發(fā)生的現(xiàn)象；③在燒杯中放入Na2CO3粉末，加入鹽酸，充分反應(yīng)后，用棉花包裹著一種淡黃色粉末，伸入燒杯中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

問題：Na2O2與H2O，CO2發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，它們反應(yīng)后生成什么物質(zhì)？為什么會燃燒呢？請同學(xué)們思考，大膽猜測。

分析：：Na2O2與H2O生成Na，H，O三種元素，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體應(yīng)該是H2或O2，是反應(yīng)放熱，還應(yīng)該有NaOH生成。Na2O2與CO2反應(yīng)，應(yīng)該有氧氣生成，反應(yīng)放熱，否則棉花不會燃燒，同時應(yīng)生成Na2CO3。

練習(xí)1：向紫色石蕊溶液中加入過量Na2O2粉末，振蕩，正確的敘述是（ ）。

A.最后溶液變藍色

B.溶液先變藍色最后退色

C.溶液仍為紫色

D.因為Na2O2與石蕊發(fā)生氧化還原反應(yīng)而無氣泡產(chǎn)生

解析：氧化還原反應(yīng)是一個比較慢的過程，而酸堿之間的反

應(yīng)較快。紫色石蕊溶液中加入過量Na2O2粉末，首先會與水反應(yīng)生成NaOH和H2O2，H2O2部分分解生成O2，生成NaOH使紫色石蕊溶液變藍色；由于H2O2有強氧化性，會慢慢將有機色素氧化為無色物質(zhì)，所以最后溶液變?yōu)闊o色。答案：B。

練習(xí)2：1mol過氧化鈉與2mol碳酸氫鈉固體混合后在密閉容器中加熱充分反應(yīng)，排出氣體物質(zhì)后冷卻，殘留的固體物質(zhì)是（ ）。

A.Na2CO3 B.Na2O2Na2CO3 C.NaOHNa2CO3 D.Na2O2NaOHNa2CO3

[答案]A。

[分析]1mol過氧化鈉與2mol碳酸氫鈉固體混合后在密閉容器中加熱充分反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)方程式2NaHCO3加熱Na2CO3+CO2↑+H2O，過氧化鈉先與水反應(yīng)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑產(chǎn)物再與CO2反應(yīng)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O過氧化鈉先與CO2反應(yīng)2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2↑，加熱水蒸發(fā)，只剩碳酸鈉。

本題經(jīng)驗性結(jié)論：過氧化鈉與二氧化碳和水蒸氣同時接觸時優(yōu)先與二氧化碳反應(yīng)后與水蒸氣反應(yīng)將使問題變得更簡潔。

總之：過氧化鈉（Na2O2）化學(xué)性質(zhì)活潑，極易潮解。過氧化鈉（Na2O2）具有非常強的氧化性，在熔融狀態(tài)時遇到棉花、炭粉、鋁粉等還原性物質(zhì)會發(fā)生爆炸。因此存放時應(yīng)注意安全，不能與易燃物接觸。它易吸潮，遇水或稀酸時會發(fā)生反應(yīng)，生成O2。過氧化鈉可用來除去O2中的H2O和CO2等雜質(zhì)。它與CO2作用，放出O2。人們依據(jù)這個性質(zhì)，將過氧化鈉（Na2O2）用于供氧劑，在礦山、坑道、潛水或宇宙飛船等缺氧的環(huán)境使用，很好解決了人們在缺氧環(huán)境下供氧的問題。

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