拓展点——以Na2O2为例,触类旁通过氧化物的规律认知

1、一、拓展点一一以Na2O2为例，触类旁通过氧化物的规律认知碱金属元素和碱土金属(第n A族)元素中很多能生成含有 O2一的过氧化物，其中过氧化 钠是应用最广泛的过氧化物。过氧化钠与二氧化碳、r律水的反应规2Na2O2+ 2CO 2=2Na2CO3 +。22Na2O2+2H2O=4NaOH +O2T以上两个反应中，Na2O2既作氧化剂，又作还原剂， CO 2和H2O既不是氧化剂，又不 是还原剂。1. Na2O2与CO2或H2O(g)反应的数量关系(1)物质的量的关系无论是CO2或H2O(g)的单一物质，还是二者的混合物，通过足量的Na2O2时，CO2或H2O(g)与放出。2的物质的量之比均为 2

2、： 1。解答此类问题可借助物质的量守恒关系。示例1 11.6 g CO2和H2O(g)的混合气体与足量 Na2O2发生反应，固体质量增加了 3.6g,则CO2和H20(g)的物质的量之和为 mol。分析根据质量守恒定律可知，生成 02的质量为11.6 g 3.6 g=8 g, n(0» =8 g -t = 0.25 mol。 32 g mol依据Na2O2与CO2、H2O(g)反应的物质的量关系可知原混合气体的物质的量为0.25molx 2= 0.5 mol。答案0.5(2)电子转移关系依据Na2O2与CO 2、H2O反应的化学方程式可知，2 mol Na2O2在反应中转移 2 mo

3、l电子，同时生成 1 mol O2,即物质的量的关系为2Na2O21 mol O2-2 mol e 02. Na2O2与CO2或H?O(g)反应的固体增重关系将CO 2看作CO燃烧所得：点燃、2CO + O2=2CO2CO+ Na2O2=Na2CO32CO 2+ 2Na 2O2=2Na 2CO 3+O2J将H2O看作H 2燃烧所得：点燃H2+ Na2O2=2NaOH2H2+ O2=2H2O2Na2O2+2H2O=4NaOH +O2T所以Na2O2与CO2、H2O反应增加的质量为与 CO2、H2O等物质的量的 CO、H2的质量。规律认知(1)将CO或H2的燃烧产物 CO2或H2O通过Na2O2固

4、体，可以看成 CO或H2直接被 Na2O2吸收。所以固体增加的质量就是参加反应的CO或H2的质量。(2)凡是分子组成符合(CO) n (H 2)m的物质：W g该物质在。2中完全燃烧，将其燃烧产物 (CO 2和水蒸气)通过足量Na2O2固体充分反应后，固体增加的质量必为W go符合上述关系的有机物主要有：CH3OH、HCHO、 CH3COOH、HCOOCH 3、孚L酸(C3H 6。3)、葡萄糖(C 6H12。6)等。(3)W g某有机物在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2固体充 分反应后，固体增加的质量为Z go若Z>W,则有机物分子中碳原子数大于氧原子数。如

5、乙醛(CH 3CHO)、蔗糖(Ci2H22O11)等。若Z<W,则有机物分子中氧原子数大于碳原子数。如草酸(H2c2O4)等。示例2取a g某物质在O2中完全燃烧，将生成物与足量Na2O2固体完全反应，反应 后固体质量恰好也增加了a go下列物质不能满足上述结果的是()A. H2B COC. C6H12O6D. C12H22O11分析凡分子组成符合(CO) n (H 2)m的物质，完全燃烧后，将其燃烧产物通过足量 Na2O2后，固体增加的质量与原物质的质量相等，选项A、B、C中的物质都满足上述关系，D项不满足上述关系，D项符合题意。答案D3. Na2O2CO 2> H2O(g)混合

6、气体反应的先后顺序一定量的Na2O2与一定量的 CO2和H2O(g)的混合气体反应，可视作Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完后，再与 H2O(g)发生反应。具体反应数量关系为：当n(CO2)>n(Na2O2)时，固体产物只有 Na2CO3。当n(CO2)<n(Na2O2)时，固体产物为 Na2CO3和NaOH。当 n(CO2)+n(H2O)<n(Na2O2)时,固体产物为 NazOz、NazCO3、NaOH。示例3 将m mol Na2O2和n mol NaHCO 3固体混合物放在密闭容器中加热至250 C ,使其充分反应排出气体。(1)试分析讨论 m与n的比值跟容器内

7、剩余固体的成分，排出气体的成分之间的关系。 填写下表：m/n剩余固体排出气体成分成分1<2Na2CO3。2、CO 2、H 2O(g)121 m "<_<1 2 n1>1(2)当排出气体只含等物质的量的O2和H2O(g)时，原混合物中Na2O2与NaHCO 3的物质的量之比为 。分析(1)本题发生的反应有：2NaHCO 3=Na2CO 3+ 山0 + CO 2 T 2Na2O2+ 2CO 2=2Na2CO3 +。2 2Na2O2+ 2H 2O(g)=4NaOH + O2 当混合物中的Na2O2恰好与NaHCO 3分解产生的CO2完全反应时，由方程式 、得 总方程

8、式：2Na2O2+4NaHCO 3=4Na2CO3 + 2H2O T +O2 T 当混合物中的 Na2O2恰好与NaHCO 3分解产生的CO2和HzO(g)完全反应时，由方程式 、得总方程式： 一八Q2Na2O2+ 2NaHCO 3=2Na2co3 + 2NaOH +O2 T 由总方程式、可得：m 1当、=2时，固体广物为 Na2CO3,气体广物为 。2和H2O(g)；当m=1： 1时，固体产物为 Na2co3、NaOH ,气体产物为 O2; nJ m当2<<1时，固体广物为 Na2CO3、NaOH ,气体广物为 。2和HzO(g)；显然，当表1时，除按反应 发生外，Na2O2过量

9、，固体产物为Na2CO3、NaOH、Na2O2, 气体产物为。2。(2)当排出气体为等物质的量的O2和H2O(g)时，由方程式 、得总方程式：3NaHCO 3+2Na2O2=3Na2CO3 + NaOH +H20T +O2T故原固体混合物中 Na2O2与NaHCO 3的物质的量之比为 2： 3答案m/n剩余固体成分排出气体成分1<2Na2CO3。2、CO2、H2O(g)12Na2CO3H2O(g)、O21 m , 7<rl 2 nNa2CO3、NaOHHzO(g)、O21Na2CO3、NaOHO2>1Na2CO3、NaOH、Na2O2O2(2)2 : 3过氧化物的制备1,工业

10、上制备Na2O2的方法是将钠加热熔化，通入一定量的除去 CO2的干燥空气，维持温度在453473 K之间，钠即被氧化为Na2O,进而增加空气流量并迅速提高温度至573673 K,即可制得Na2O2： 453-473 K 4Na+O2 = 2Na2O 573-673 K 2Na2O+O2 = 2Na2O22.其他元素的过氧化物都是用间接方法制得的。例如制备BaO2是在室温下以氨水为介质，使Ba(NO3)2和H2O2反应：Ba(NO 3)2+ 3H 2O2+ 2NH 3 H2O=BaO 2 2H2O2 + 2NH 4NO3 + 2H 2O然后加热到383388 K,脱去H2O2即得到BaO?。EH

11、超氧化物ko 2(超氧化钾)(1)KO 2是很强的氧化剂，与 H2O剧烈反应生成 。2和H2O2：2KO2+2H2O=2KOH +H2O2+O2T2H2O2=2H2O+O2f总反应式为 4KO2+2H2O=4KOH +3O2T(2)KO2也能与CO 2反应放出。2：4KO 2+ 2CO 2=2K2CO3 + 3。2因此，KO 2能用来除去CO 2和再生。2,常用于急救器中。专项增分集训1.由钠和氧组成的某种离子晶体中阴离子只有o”和。2一(过氧离子)。在此晶体中,氧元素和钠元素质量之比是48 ： 92,则其中O2和O2的物质的量之比为()A. 2 ： 1B. 1 ： 1C. 1 ： 2D. 1

12、 ： 3一 一.T C C C 一解析：选B设n(O2 )=x, n(02 ) = y,则疆)=第鬻毋y2 =需含+筮 解得x= y。、一一.-1廿A2.钠在干燥的空气中形成的氧化物0.7 g,溶于水后，可被 80 mL 0.25 mol L 的盐酸恰好中和，则钠的氧化物的成分是(A. Na2OC. Na2O2B. Na2O 与 Na2O2D. Na2O2与 NaO2解析：选B 因加入盐酸后恰好中和，由 NaCl的组成知n(Na )= n(Cl )=0.02 mol,氧化物中 m(Na) = 0.46 g, m(O) = 0.7 g - 0.46 g=0.24 g, n(O) = 0.015

13、mol, n(Na) ： n(O)= 2 ： 1.5,则该氧化物为 Na2O与Na2O2的混合物。3. a mol Na2O2和b mol NaHCO 3固体混合后，在密闭容器中加热到 250 C,使其充分反应，当排出气体为两种时， a : b不可能为()A. 3： 2B. 4 ： 5C. 2： 3D. 3 ： 4解析：选A 在250 c时水是气体。发生的反应为2NaHCO 3=Na2CO3+CO 2 T +H2OT ;2Na2O2+2HzO(g)=4NaOH + O2； 2Na2Oz+2CO2=2Na2CO 3+。2。若 a ： b= 11,则上述反应恰好完全进行，最后产生的气体为。2,若a

14、 ： b>1 ： 1, Na2O2过量，则气体产物也就是唯一的 。2,只要a： b<1 ： 1,由于Na2O2先与CO2反应，则产物中至少会有氧气 和水蒸气。4. a g下列物质在氧气中充分燃烧后的气体(1.01 X 105 Pa,120 C ),通过足量的过氧化钠充分反应后，过氧化钠增重a g,则该物质为()A. CH 3COOCH 2CH 3B. HCOOHC. HOOCCOOHD. HCHO解析：选D A项，CH3COOCH 2CH3改写为C2(CO)2(H2)4, a g充分燃烧后的气体通 过足量Na2O2,Na2O2增重大于a g, A不符合；B项，HCOOH改写为(CO

15、)(H 2)。°a g HCOOH 燃烧后的气体通过足量 Na2O2, Na2O2增重小于a g, B不符合；C项，HOOCCOOH 改写 为(CO) 2(H2)O2,a g HOOCCOOH 充分燃烧后的气体通过足量 Na2O2, Na?O2增重小于a g, C不符合；D项，HCHO 改写为CO(H 2), a g HCHO 充分燃烧后的气体通过足量 NazOz,Na2O2增重为a g, D符合。5. （2018大连八中模拟）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，使其完全反应，Na2O2增重7.5 g,则原混合气体中 。2的质量分数是（

16、）A. 54.5%B. 40%C. 36%D. 33.3%解析：选A CO、H2、O2完全反应生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠，所以过氧化钠固体增重的质量等于CO、H2的质量，所以混合气体中CO、H2的质量一共是7.5 g,则。2的质量是16.5 g7.5 g=9 g,所以原混合气体中 。2的质量分数9 g是一g-X 100% = 54.5 %。16.5 g6. （2018淄博月考）物质的量相同的 N2、O2、CO2混合后，通过Na2O2颗粒一段时间， 测得体积变为原混合气体体积的8（同温同压下）,此时N2、。2、CO 2的物质的量之比为（）9A. 110B. 690C.3

17、： 4 ： 1D, 3 3 2解析：选C 结合题中的数据可以假设三种气体的物质的量均为3 mol,发生反应：2Na2O2+ 2CO 2=2Na2CO 3+。2,反应后的体积变为原来的8,所以剩余气体的物质的量为98 mol,假设CO2完全反应生成1.5 mol O2,反应后气体的物质的量为7.5 mol,则说明CO2剩余，假设参加反应的 CO2的物质的量为X mol,则反应后的混合气体的物质的量为3 mol+ 3 mol + 0.5x mol + （3 x）mol = 8 mol,解得 x=2,从而确定此时 N2、O2、CO2 的物质的 量之比为3 ： 4 ： 1。7,将一定量 Na2O2和N

18、aHCO 3的均匀混合物分成质量相等的甲、乙两份。将甲投入100 mL稀盐酸中，固体完全溶解，收集到2.24 L标准状况下的干燥气体，再将生成的气体全部导入装有乙的干燥管中，充分吸收后，收集到一种单质气体，标准状况下的体积为 2.016L。根据以上信息，下列有关推断不正确的是（）A.甲、乙两份混合物中均含Na2O2 0.16 molB.甲、乙两份混合物中均含NaHCO 3 0.02 molC,原混合物中 Na2O2与NaHCO 3的物质的量之比无法确定 一 一 一一 、 一 1D,盐酸的物质的量浓度可能为3.4 mol L解析：选B 装有乙的干燥管中 CO2与Na2O2发生反应（设参加反应的C

19、O2的体积为x L,对应生成的 O2的体积为y L）:2CO 2+ 2Na2O 2=2Na 2CO 3 + O2差值211x Ly L 2.24 L-2.016 L = 0.224 L得x= 0.448, y= 0.224。由题意可知，装有乙的干燥管中CO2完全反应，但不能确定Na2O2是否完全反应，因此不能通过上述反应确定混合物中Na2O2的含量。混合物与盐酸反应时，由于不知道盐酸的浓度，故不能通过盐酸与NaHCO 3的反应确定混合物中 NaHCO 3的含量，但可以通过Na2O2与盐酸反应时生成的 。2的量(2Na2O2。2)来确定混合物中 Na2O2"人日2X f2.016 L

20、- 0.224 L皿十"皿决、口 皿的含重：n(Na2O2)= 2n(O2) =1口J= 0.16 mol, A 项正确，B 项错反，C 项22.4 L mol正确。若盐酸完全反应，则有：4HC1 + 2Na2O2=4NaCl + 2H2O + O2T , HCl +NaHCO 3=NaCl + H2O+CO 2 T , n(HCl) = 4n(O 2) + n(CO 2) = 4 x 0.08 mol+0.02 mol =0.34mol,故盐酸的物质的量浓度可能为0.34 mol= 3.4 mo l 1 d 项正确。0.1 L'8.过氧化钙(CaO2)是一种白色、无毒、难溶

21、于水的固体，能杀菌消毒，广泛用于果蔬保鲜、空气净化、污水处理等方面。工业生产过程如下：在NH4Cl溶液中加入 Ca(OH) 2；不断搅拌的同时加入 30%H 2。2,反应生成CaO 2 8H2O沉淀；经过陈化、过滤，水洗得到Ca02 8H2。，再脱水干燥得到 CaO2。完成下列填空：(1)第步反应的化学方程式为 第 步 反 应 的 化 学 方 程 式 为(2) 可 循 环 使 用 的 物 质 是工业上常采用 Ca(OH) 2过量而不是 H2O2过量的方式来生产，这是因为 检 验 Ca0 2 8H2O 是 否 洗 净 的 方 法 是Ca0 2 8H2O加热脱水的过程中，需不断通入不含二氧化碳的氧

22、气，目的是(5)已知CaO2在350 C迅速分解生成 CaO和O?。下图是实验室测定产品中CaO?含量的装置(夹持装置省略)。若所取产品质量是 m g,测得气体体积为 V mL(已换算成标准状况),则产品中CaO2的质量分数为(用字母表示)。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有。解析：(1)第步在NH4CI溶液中加入Ca(OH) 2,二者发生复分解反应，反应的化学方 程式为2NH4Cl+Ca(OH) 2=CaCl2 + 2NH 3 H2。不断搅拌的同时加入 30%H 2O2,反应 生成 CaO2 8H2。沉淀，反应的化学方程式是 CaCl2+H2O2+8H2O + 2NH3=Ca

23、O2 8H2。J + 2NH4CI。(2)根据(1)的分析可知，可循环使用的物质是NH 4C10工业上常采用 Ca(OH) 2过量而不是 H2O2过量的方式来生产，是因为 Ca(OH) 2过量，使溶液显碱性，可以减少 Ca。2 8H 2。的溶解，从而可以提高产品的产率。F。2呈弱酸性会促进 CaO2 8H2O的溶解，对物质的制取不利。(3)Ca。2 8H2。是从含有 NH4CI的溶液中过滤出来的，若Ca。2 8H2。洗涤干净，则表明 CaO2 8H2。上不含有NH4C1,所以检验 CaO2 8H 2。是否洗净的方法是 取最后一次洗涤溶液，向其中加入AgNO3溶液，再滴加几滴稀硝酸，若无白色沉淀

24、产生，就证明洗涤干净，否则没有洗涤干净。(4)Ca。2 8H2。加热脱水的过程中，会发生反应：Ca。2 8H 2O=Ca(OH) 2+山。2+ 6H 2。； 2H 2。2=2乩。+。2 T。若通入。2 中含有 0。2, 就会与反应产生的 Ca(OH)2反应，使反应正向进行，同时通入。2,就可以使装置中H2O2分解率降低，因而可以得到更多的 CaO2o(5)已知CaO2在350 C迅速分解生成 Ca。和。2。 反应的化学方程式是 202。2=5=2Ca。+。2 T。根据方程式可知，每有 2 mol CaO 2发生反应，会产生1 mol。2,在标准状况下体积是 22.4 L。现在产生标准状况下的。

25、2体积是V mL ,一 一，一，一 一 一 VX 10 3，一一一 一一则。2的物质的量是 4。2)= 224 mol;则反应的 CaO2的物质的量是 n(Ca。2)= 2n(O2)一 3VX 1011.2一 3VX 10mol,产品中 CaO2 的质重分数为 w = n(CaO2) >Mfx 100% =.molx 72 g mol1 mx 100% = 45V% 。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理7m量有灼烧前过氧化钙的质量及物质质量不再发生改变时剩余固体的质量。CaCl2 + 5。2 + 8H2。+答 案：(1)2NH 4CI + Ca(OH) 2=CaCl2 + 2

26、NH 3 H 2。2NH3=CaO2 8H 2。J + 2NH 4CI(2)NH 4Cl溶液显碱性，就可以抑制Ca。2 8H 2。的溶解，从而提高产品的产率。士。2是弱酸性，会促进 Ca。2 8H2。的溶解，对物质的制取不利(3)取最后一次洗涤溶液，向其中加入 AgNO3溶液，再滴加几滴稀硝酸，若无白色沉淀 产生，就证明洗涤干净，否则没有洗涤干净(4)防止CO2与Ca。2 8H2。分解产生的Ca(OH) 2反应，使反应逆向进行，得到更多的CaO24.5V(5)475；%加热前过氧化钙及加热后固体质量不再发生改变时试管中固体的质量9.某同学想通过下图装置进行实验，探究SO2与Na?。？反应的产物

27、。I .检验反应中是否有 O2生成的方法是 ；若有O2生成，请写出 装置C中的化学方程式： 。H.A中盛装H2SO4溶液的仪器名称是 ； D装置除起了防止空气中的水蒸气和氧化碳进入 C 装置与 Na2O2反应作用外，还可以m.(1)C中固体产物可能有三种情况：只有Na2SO3；只有 ；Na2SO3和Na 2SO4混合物。(2)若Na2O2反应完全，为确定 C中固体产物的成分，该同学设计如下实验，请您利用 限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程。限选试剂和仪器：0. 01 mol L 1KMnO 4酸性溶液；0. 1 mol L 1Ba(NO 3)2 溶液；0. 1 mol L 1BaCl2溶液；1

28、 mol L 1HNO 3溶液；1 mol L 1盐酸、试管、胶头滴管。实验操作预期现象和结论步骤一：取少量C中固体产物于试管中， 加入适量的蒸储水、搅拌溶解，分别取少量 该溶?于A、B试管中固体完全溶解，得到无色透明溶液步骤二：取试管 A,向溶液中加入,振荡，观察溶液颜色变化步骤三：取试管B,向其中先加入 ,振荡；再加入 , 振荡产生气泡，再加入另一试剂看到产生白色沉淀，则固体 C中还含有 解析：I .由于。2具有助燃性，能使带火星的木条复燃，所以用带火星的木条靠近管口a,若木条复燃，说明有 O2生成，否则没有；若有 。2生成，根据CO2和Na2O2反应的化学 方程式可写出 SO2和Na2O

29、2反应的化学方程式为 2SO2+ 2Na2O2=2Na2SO3+。2。n.实验室制备SO2用较浓硫酸和 Na2SO3反应，盛放 H2SO4溶液的仪器为分液漏斗；SO2是污染性气体，不能直接排放到空气中，所以用碱石灰吸收SO2,防止污染空气。IH.(1)Na2O2有强氧化性， SO2有还原性，Na2O2和SO2反应生成 Na2SO4, SO2 + Na2O2=2Na2SO4。(2)步骤一、二：取少量 C中固体产物于试管中，加入适量的蒸储水溶解，分别取少量 该溶?于A、B试管中，固体完全溶解，得到无色透明溶液，取试管A,加入几滴(或少量)0.01 mol L 1KMnO 4酸性溶液，紫红色的 KMnO 4溶液振荡后褪色，证明 C中含有NazSO?,若 无此现象则只含有 Na2SO4；步骤三：取试管 B,向其