2024年高中化學新教材同步 必修第一冊 第2章　第1節(jié)　第2課時　氧化鈉和過氧化鈉

第2課時氧化鈉和過氧化鈉[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.從物質(zhì)類別、元素化合價的角度認識氧化鈉與過氧化鈉的性質(zhì)。2.會設計實驗探究過氧化鈉與水的反應。3.掌握與Na2O2相關的定量計算。一、氧化鈉和過氧化鈉1．Na2O的性質(zhì)Na2O是一種白色固體，屬于堿性氧化物，能與水、酸、酸性氧化物等發(fā)生化學反應。寫出下列反應的化學方程式：(1)氧化鈉與水反應：Na2O＋H2O=2NaOH。(2)氧化鈉與鹽酸反應：Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O。(3)氧化鈉與二氧化碳反應：Na2O＋CO2=Na2CO3。2．Na2O2的性質(zhì)Na2O2是一種淡黃色固體。(1)實驗探究過氧化鈉與水的反應實驗操作實驗現(xiàn)象①試管外壁發(fā)燙，帶火星的木條復燃；②用pH試紙檢驗反應所得溶液呈堿性實驗結論Na2O2與水反應放熱，化學方程式為2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑思考1足量的過氧化鈉與H2O反應后的溶液中滴入酚酞溶液，溶液先變紅后褪色，向反應提示過氧化鈉與水反應的反應過程中會生成過氧化氫和氫氧化鈉，氫氧化鈉使酚酞溶液變紅，過氧化氫有強氧化性，也有漂白性。①Na2O2＋2H2O=2NaOH＋H2O2②2H2O2=2H2O＋O2↑化學方程式：①×2＋②得2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(2)Na2O2與CO2反應也會產(chǎn)生O2，試寫出反應的化學方程式2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2。思考2利用化學方程式和單線橋，對比分析過氧化鈉與水、過氧化鈉與二氧化碳的反應。提示①與H2O反應：；②與CO2反應：；相同質(zhì)量的Na2O2分別與H2O和CO2反應，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)：①＝②，若1個Na2O2與H2O反應則轉(zhuǎn)移1個電子。3．Na2O2的應用(1)Na2O2可在呼吸面具或潛水艇中作為氧氣的來源。(2)Na2O2中氧元素的化合價為－1價，具有強氧化性，可作漂白劑。1．判斷正誤(1)Na2O與Na2O2均為堿性氧化物()(2)Na2O與Na2O2中的氧元素的化合價不相同，鈉元素的化合價相同()(3)Na2O與Na2O2的陰、陽離子個數(shù)比均為1∶2()(4)Na2O2與H2O的反應中，H2O是還原劑()(5)將Na2O投入盛有水(滴有酚酞溶液)的試管中，溶液變成紅色，振蕩試管后溶液褪色()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×2．下列對于Na2O、Na2O2的比較正確的一項是()A．Na2O2、Na2O久置于空氣中變?yōu)榘咨玁aOH固體B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(與水反應)的白色固體C．Na2O2在和CO2的反應中既是氧化劑又是還原劑D．Na2O2、Na2O均可作供氧劑答案C解析Na2O、Na2O2久置于空氣中變?yōu)榘咨玁a2CO3固體，故A項錯誤；Na2O2是淡黃色固體，故B項錯誤；Na2O2與CO2反應時，是Na2O2中的氧元素發(fā)生了氧化還原反應，Na2O2既作氧化劑又作還原劑，故C項正確；Na2O與CO2或H2O反應時無氧氣產(chǎn)生，不能作供氧劑，D項錯誤。氧化鈉與過氧化鈉的比較物質(zhì)氧化鈉(Na2O)過氧化鈉(Na2O2)色、態(tài)白色固體淡黃色固體氧元素化合價－2－1陰、陽離子個數(shù)比1∶21∶2是否為堿性氧化物是否化學性質(zhì)相同點都能與水反應生成氫氧化鈉，都能與CO2反應生成Na2CO3不同點過氧化鈉與水、二氧化碳反應有氧氣產(chǎn)生，具有強氧化性，而Na2O不具有強氧化性二、過氧化鈉與水、二氧化碳反應的計算1．Na2O2與CO2、H2O反應的數(shù)量關系①2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2②2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑無論是CO2或H2O的單一物還是二者的混合物，通過足量Na2O2時，CO2(或H2O)與放出O2的分子個數(shù)之比均為2∶1。2．Na2O2與CO2、H2O反應的質(zhì)量關系(1)2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2Δm(固體)2×782×442×1062×28即發(fā)生反應時，固體增加的質(zhì)量等于與CO2等分子數(shù)的CO的質(zhì)量。(2)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑Δm(固體)2×782×184×402×2即發(fā)生反應時，固體增加的質(zhì)量等于與H2O等分子數(shù)的H2的質(zhì)量。1．對Na2O2與CO2和H2O(g)混合氣體的反應來說，下列說法錯誤的是()A．只要參加反應的Na2O2一定，反應生成的氧氣就一定B．只要CO2和H2O(g)的總量一定，反應所消耗的Na2O2的量就一定C．只要氣體的總數(shù)量一定，反應中所轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)量就一定D．只要混合氣體的總數(shù)量一定，固體所增加的質(zhì)量就一定答案D解析Na2O2與H2O(g)、CO2反應的化學方程式分別為2Na2O2＋2H2O(g)=4NaOH＋O2、2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2。由于兩個反應中Na2O2與O2的數(shù)量之比都為2∶1，A正確；兩個反應中：2Na2O2～2H2O(g)，2Na2O2～2CO2，B正確；根據(jù)化學方程式知，CO2、H2O與Na2O2反應時，固體增加的質(zhì)量為“CO2”中“CO”的質(zhì)量和“H2O”中“H2”的質(zhì)量，所以當數(shù)量固定的混合氣體中CO2氣體所占的比例大時，固體增加的質(zhì)量較大，當H2O所占的比例大時，固體增加的質(zhì)量較小，D錯誤。2．將16g甲烷(CH4)在64g氧氣中完全燃燒后的產(chǎn)物全部通入足量的過氧化鈉中，充分反應后，固體增加的質(zhì)量為()A．48gB．16gC．80gD．32g答案D1．下列關于鈉及其化合物的敘述正確的是()A．Na2O和Na2O2都能與CO2反應，且產(chǎn)物相同B．用鈉與空氣反應制純凈的Na2O2，空氣必須經(jīng)過堿石灰處理后，才能與鈉反應C．Na、Na2O、Na2O2都具有強還原性D．在Na2O2與CO2的反應中，氧化劑是Na2O2，還原劑是CO2答案B2．對于反應：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，下列說法正確的是()A．Na2O2是氧化劑，H2O是還原劑B．當2分子H2O參加反應時，生成1分子O2C．當生成1分子O2時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4D．每有18gH2O與足量Na2O2反應，則固體增重4g答案B3．(2022·南陽高一檢測)下列反應中，Na2O2只表現(xiàn)出氧化性的是()A．2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑B．2Na2O2＋2H2SO4=2Na2SO4＋2H2O＋O2↑C．Na2O2＋SO2=Na2SO4D．5Na2O2＋2KMnO4＋8H2SO4=5Na2SO4＋K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O答案C4．某研究性學習小組擬用如圖所示裝置進行實驗，以證明Na2O2與H2O反應：a.生成氧氣；b.反應放熱。(1)用以驗證結論a的實驗方法是_________________________________________________。(2)用以驗證結論b的實驗方法是________________________________________________。答案(1)將帶火星的木條靠近p處，木條復燃，證明有氧氣生成(2)將q連接導管后插入水中，有氣泡冒出，證明反應放熱題組一Na2O和Na2O2的性質(zhì)1．“神舟”號載人航天器中，宇航員所在的返回艙都是密封的，宇航員吸入氧氣，呼出二氧化碳，如果二氧化碳濃度過大，會使宇航員困乏，呼吸頻率加快，嚴重的會窒息，為使二氧化碳濃度降低而保持艙內(nèi)氧氣的適當比例，可以在返回艙內(nèi)放入()A．Na2O2 B．Na2CO3C．NaOH D．氧氣瓶答案A解析由于2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，所以Na2O2可以使CO2濃度降低而保持艙內(nèi)O2的適當比例。2．下列關于鈉及其氧化物性質(zhì)的敘述，不正確的是()A．過氧化鈉可用于呼吸面具作為氧氣的來源B．氧化鈉和過氧化鈉都能與二氧化碳反應，且反應產(chǎn)物相同C．金屬鈉應該密封在煤油或石蠟油中D．從氧化還原角度分析金屬鈉與水反應不可能產(chǎn)生氧氣答案B解析過氧化鈉與水蒸氣、二氧化碳反應生成氧氣，則過氧化鈉可用于呼吸面具作為氧氣的來源，故A正確；Na2O、Na2O2組成元素相同，Na2O能和CO2反應：Na2O＋CO2=Na2CO3，Na2O2能和CO2反應：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，反應產(chǎn)物不相同，故B錯誤；鈉能和氧氣、水反應，故應隔絕空氣和水保存，則應保存在煤油或石蠟油中，故C正確；從氧化還原角度分析金屬鈉具有強還原性，可以失去電子，而水中含有的O為最低價，不能再得到電子，則反應不可能產(chǎn)生氧氣，故D正確。3．(2023·福建三明高一期末)將(NH4)2CO3固體置于試管中加熱，生成的氣體依次通過盛有足量Na2O2的干燥管、足量濃硫酸的洗氣瓶，最終得到的氣體是()A．NH3 B．O2C．H2O D．CO2答案B解析(NH4)2CO3受熱分解生成NH3、H2O、CO2，通過過氧化鈉，H2O、CO2轉(zhuǎn)化成O2，再通過足量濃硫酸，NH3被吸收，只剩下O2，答案選B。4．某溶液中含有Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)四種離子，若向其中加入少量的過氧化鈉固體后，溶液中離子濃度基本保持不變的是()A．HCOeq\o\al(－,3)B．Na＋C．COeq\o\al(2－,3)D．SOeq\o\al(2－,4)答案D解析加入少量過氧化鈉固體后，2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，Na＋濃度增大；HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O，COeq\o\al(2－,3)濃度增大，HCOeq\o\al(－,3)濃度減小。題組二與Na2O2有關的定量計算5．將20gCO2和CO的混合氣體通過裝有足量過氧化鈉的干燥管，反應后干燥管的總質(zhì)量增加了11.2g，則原混合氣體中CO2的質(zhì)量分數(shù)為()A．32% B．44%C．56% D．88%答案D解析反應后固體質(zhì)量增加是因為CO2與Na2O2反應生成Na2CO3，用差量法求解，設原混合氣體中CO2的質(zhì)量為x，則2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2Δm8856x11.2geq\f(88,56)＝eq\f(x,11.2g)，解得x＝17.6g，w(CO2)＝eq\f(17.6g,20g)×100%＝88%，D項正確。6．200℃時，11.6gCO2和水蒸氣的混合氣體與足量的Na2O2充分反應后固體質(zhì)量增加了3.6g(如圖所示)，其原混合物中CO2和H2O的質(zhì)量之比是()A．11∶18 B．22∶3C．1∶9 D．21∶9答案A解析向足量的固體Na2O2中通入11.6gCO2和H2O，固體只增加3.6g，令混合物中CO2和水蒸氣的質(zhì)量分別為m(CO2)、m(H2O)，則：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2Δm8856m(CO2)eq\f(7,11)m(CO2)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑Δm364m(H2O)eq\f(1,9)m(H2O)所以m(CO2)＋m(H2O)＝11.6g、eq\f(7,11)m(CO2)＋eq\f(1,9)m(H2O)＝3.6g；解得m(CO2)＝4.4g，m(H2O)＝7.2g，故原混合物中CO2和H2O的質(zhì)量之比為4.4g∶7.2g＝11∶18。題組三Na2O2性質(zhì)探究實驗7．(2022·中山市高一期末)為探究Na2O2與H2O的反應，某學習小組將1～2mL水滴入盛有1～2g過氧化鈉固體的試管中，下列有關說法不正確的是()A．該實驗可以用帶火星的木條來檢驗生成的氣體是否為氧氣B．該實驗可以直接用手輕輕觸摸試管外壁來感受反應放熱C．1個Na2O2與H2O反應轉(zhuǎn)移2個電子D．該實驗可以說明過氧化鈉可在潛水艇中作為氧氣的來源答案C解析＋O2↑，可以用帶火星的木條來檢驗生成的氣體，故A正確；過氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉和氧氣，同時該反應放熱，可以直接用手輕輕觸摸試管外壁來感受反應放熱，故B正確；過氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉和氧氣，說明過氧化鈉可在潛水艇中作為氧氣的來源，故D正確。8．某同學結合所學知識探究Na2O2與H2能否反應，設計裝置如圖，下列說法正確的是()A．裝置A中鋅?？捎描F粉代替B．裝置B中盛放堿石灰，目的是除去A中揮發(fā)出來的少量水蒸氣C．裝置C加熱前，必須先用試管在干燥管管口處收集氣體，檢驗氣體純度D．裝置D中的試劑用堿石灰代替也可以達到實驗目的答案C解析鹽酸易揮發(fā)，B裝置中應為堿石灰，目的是除去A中揮發(fā)出來的HCl和水蒸氣，故B錯誤；氫氣具有可燃性，不純時加熱易發(fā)生爆炸，則加熱試管前，必須先用試管在干燥管管口處收集氣體，檢驗氣體純度，應先收集氣體并點燃，通過爆鳴聲判斷氣體的純度，故C正確；裝置D中的無水硫酸銅是檢驗Na2O2和H2反應是否生成了H2O，用堿石灰代替無法達到目的。9．將少量Na2O2分別放入盛有下列溶液的小燒杯中，最終會有白色沉淀產(chǎn)生的是()①MgSO4溶液②FeCl2溶液③Ca(HCO3)2溶液④飽和澄清石灰水A．①③ B．①④C．①③④ D．①②③④答案C解析將少量Na2O2分別放入盛有溶液的小燒杯中，首先與溶液中的水發(fā)生反應：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，然后看溶質(zhì)是否與反應產(chǎn)生的NaOH發(fā)生反應。①MgSO4溶液與NaOH會發(fā)生反應：MgSO4＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋Na2SO4，產(chǎn)生白色沉淀，正確；②FeCl2溶液與NaOH會發(fā)生反應：FeCl2＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋2NaCl，產(chǎn)生白色沉淀，該白色沉淀不穩(wěn)定，容易被空氣中的氧氣氧化為氫氧化鐵，反應的化學方程式是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，最后變?yōu)榧t褐色沉淀，錯誤；③Ca(HCO3)2溶液與少量NaOH會發(fā)生反應：Ca(HCO3)2＋NaOH=CaCO3↓＋NaHCO3＋H2O，產(chǎn)生白色沉淀，正確；④飽和澄清石灰水加入Na2O2固體，由于水參加反應被消耗，溶質(zhì)Ca(OH)2析出，因此會形成白色沉淀，正確。10．一定條件下，將鈉與氧氣反應的產(chǎn)物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被50g質(zhì)量分數(shù)為2.92%的鹽酸中和，則該產(chǎn)物是()A．Na2O B．Na2O2C．Na2O和Na2O2 D．不能確定答案C解析由題意可知，50g2.92%鹽酸中氯化氫的質(zhì)量m(HCl)＝50g×2.92%＝1.46g，若鈉與氧氣反應的產(chǎn)物全部為Na2O，由化學方程式可知Na2O～2HCl，則氧化鈉的質(zhì)量m(Na2O)＝eq\f(62×1.46g,73)＝1.24g；若鈉與氧氣反應的產(chǎn)物全部為Na2O2，由化學方程式可知Na2O2～2HCl，則過氧化鈉的質(zhì)量m(Na2O2)＝eq\f(78×1.46g,73)＝1.56g，由1.24g<1.5g<1.56g可知，鈉與氧氣反應的產(chǎn)物為Na2O和Na2O2的混合物，故選C。11．探究Na2O2與水的反應，實驗如圖。下列分析錯誤的是()(已知：H2O2H＋＋HOeq\o\al(－,2)、HOeq\o\al(－,2)H＋＋Oeq\o\al(2－,2))A．①、⑤中產(chǎn)生的氣體都能使帶火星的木條復燃B．②中KMnO4和⑤中MnO2所起的作用不同C．通過③能比較酸性：HCl>H2O2D．④中發(fā)生了氧化還原反應和復分解反應答案C解析①、⑤中產(chǎn)生的氣體均為氧氣，都能使帶火星的木條復燃，故A正確；②、⑤中KMnO4與MnO2的作用不同，②中過氧化氫被KMnO4氧化生成氧氣，⑤中過氧化氫在二氧化錳催化條件下自身發(fā)生氧化還原反應生成氧氣，故B正確；③說明BaO2不溶于鹽酸，不能用于比較酸性強弱，且鹽酸為強酸，過氧化氫為弱酸，故C錯誤；④中生成氣體，應為氧氣，發(fā)生氧化還原反應，生成過氧化氫和硫酸鋇沉淀，為復分解反應，故D正確。12．(2022·石家莊高一檢測)Na2O2是一種重要化工原料，工業(yè)上可以用來漂白紡織類物品、麥稈、纖維等。回答下列問題：(1)Na2O2中氧元素化合價為____________。(2)寫出下列反應的化學方程式或離子方程式：①鈉與水反應的離子方程式：_________________________________________________；②過氧化鈉與水反應的化學方程式：_____________________________________________；③過氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式：_________________________________________。(3)過氧化鈉若長期保存不當，容易生成__________(填化學式)，證明過氧化鈉變質(zhì)情況的一種實驗方案如下。操作現(xiàn)象結論取少量樣品于試管中，加水溶解，加入____________溶液，充分振蕩有白色沉淀生成另取少量樣品于試管中，再加入適量的水，用帶火星的木條靠近管口帶火星的木條復燃答案(1)－1(2)①2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑②2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑③2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2(3)Na2CO3BaCl2(或CaCl2)過氧化鈉樣品已經(jīng)變質(zhì)過氧化鈉樣品部分變質(zhì)解析(3)過氧化鈉若長期保存不當，容易生成Na2CO3，碳酸根離子和Ca2＋或Ba2＋生成碳酸鈣或碳酸鋇沉淀，滴加氯化鋇或氯化鈣溶液生成白色沉淀，證明含碳酸根離子，說明過氧化鈉樣品已經(jīng)變質(zhì)。另取少量樣品于試管中，再加入適量的水，用帶火星的木條靠近試管口，帶火星的木條復燃說明生成了氧氣，說明過氧化鈉部分變質(zhì)。13．Na2O、Na2O2是重要的化工原料，具有多種用途。(1)Na2O2具有氧化性，可以將SO2氧化為硫酸鈉，寫出該反應的化學方程式：_____________。該反應中Na2O2的作用為____________(填字母)。a．還原劑b．氧化劑c．既是氧化劑又是還原劑(2)室溫下，某同學進行CO2與Na2O2反應的探究實驗。Ⅰ.首先按照如圖裝置制備純凈的CO2氣體。①裝置甲中反應的離子方程式為_______________________________________。②裝置乙中加入的是飽和NaHCO3溶液，目的是_________________________。Ⅱ.按照下面的裝置圖進行實驗(夾持裝置略)①先組裝儀器，_____________________________________________。然后再用注射器1抽取100mL純凈的CO2，將其連接在K1處，注射器2的活塞推到底后連接在K2處，具支U形管中裝入足量的Na2O2粉末與玻璃珠(玻璃珠不參與反應)。②打開止水夾K1、K2，向右緩緩推動注射器1的活塞，可觀察到的現(xiàn)象是_________________。③實驗過程中，U形管中反應的化學方程式為_________________________。答案(1)Na2O2＋SO2=Na2SO4b(2)Ⅰ.①CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O②除去二氧化碳氣體中的氯化氫氣體Ⅱ.①檢查裝置氣密性②U形管中的淡黃色粉末顏色逐漸變淺，注射器2的活塞向右移動③2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2解析(1)Na2O2具有氧化性，可以將SO2氧化為硫酸鈉，故該反應的化學方程式為Na2O2＋SO2=Na2SO4；Na2O2中O元素化合價降低，作氧化劑，故選b。(2)Ⅰ.①裝置甲中稀鹽酸與碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，反應的離子方程式為CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。②由于鹽酸具有揮發(fā)性，則裝置甲中制取的二氧化碳中會混有HCl氣體，故裝置乙中的飽和NaHCO3溶液可以除去二氧化碳氣體中的氯化氫氣體。Ⅱ.①先組裝儀器，檢查裝置的氣密性，然后再用注射器1抽取100mL純凈的CO2，將其連接在K1處，注射器2的活塞推到底后連接在K2處，具支U形管中裝入足量的Na2O2粉末與玻璃珠。②打開止水夾K1、K2，向右緩緩推動注射器1的活塞，U形管中發(fā)生反應：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，故可觀察到的現(xiàn)象是U形管中的淡黃色粉末顏色逐漸變淺，注射器2的活塞向右移動。14．為了探究過氧化鈉的強氧化性，某小組設計了如圖所示的實驗裝置。實驗步驟及現(xiàn)象如下：①檢查裝置氣密性后，裝入藥品并連接裝置A、B、C。②緩慢通入一定量的N2后，將裝置D連接好(導管末端未伸入集氣瓶中)，再向圓底燒瓶中緩慢滴加濃鹽酸，裝置A中劇烈反應，有黃綠色氣體(Cl2)產(chǎn)生。③待裝置D中導管口產(chǎn)生連續(xù)氣泡后，將導管末端伸入集氣瓶中，收集到無色氣體。④反應一段時間后，關閉分液漏斗的活塞，再通一段時間N2，直至裝置中氣體變?yōu)闊o色?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置A中盛裝濃鹽酸的儀器是