2024年高中化学新教材同步 必修第一册 第2章　第1节　第2课时　氧化钠和过氧化钠

第2课时氧化钠和过氧化钠[核心素养发展目标]1.从物质类别、元素化合价的角度认识氧化钠与过氧化钠的性质。2.会设计实验探究过氧化钠与水的反应。3.掌握与Na2O2相关的定量计算。一、氧化钠和过氧化钠1．Na2O的性质Na2O是一种白色固体，属于碱性氧化物，能与水、酸、酸性氧化物等发生化学反应。写出下列反应的化学方程式：(1)氧化钠与水反应：Na2O＋H2O=2NaOH。(2)氧化钠与盐酸反应：Na2O＋2HCl=2NaCl＋H2O。(3)氧化钠与二氧化碳反应：Na2O＋CO2=Na2CO3。2．Na2O2的性质Na2O2是一种淡黄色固体。(1)实验探究过氧化钠与水的反应实验操作实验现象①试管外壁发烫，带火星的木条复燃；②用pH试纸检验反应所得溶液呈碱性实验结论Na2O2与水反应放热，化学方程式为2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑思考1足量的过氧化钠与H2O反应后的溶液中滴入酚酞溶液，溶液先变红后褪色，向反应提示过氧化钠与水反应的反应过程中会生成过氧化氢和氢氧化钠，氢氧化钠使酚酞溶液变红，过氧化氢有强氧化性，也有漂白性。①Na2O2＋2H2O=2NaOH＋H2O2②2H2O2=2H2O＋O2↑化学方程式：①×2＋②得2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(2)Na2O2与CO2反应也会产生O2，试写出反应的化学方程式2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2。思考2利用化学方程式和单线桥，对比分析过氧化钠与水、过氧化钠与二氧化碳的反应。提示①与H2O反应：；②与CO2反应：；相同质量的Na2O2分别与H2O和CO2反应，转移的电子数：①＝②，若1个Na2O2与H2O反应则转移1个电子。3．Na2O2的应用(1)Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。(2)Na2O2中氧元素的化合价为－1价，具有强氧化性，可作漂白剂。1．判断正误(1)Na2O与Na2O2均为碱性氧化物()(2)Na2O与Na2O2中的氧元素的化合价不相同，钠元素的化合价相同()(3)Na2O与Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2()(4)Na2O2与H2O的反应中，H2O是还原剂()(5)将Na2O投入盛有水(滴有酚酞溶液)的试管中，溶液变成红色，振荡试管后溶液褪色()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×2．下列对于Na2O、Na2O2的比较正确的一项是()A．Na2O2、Na2O久置于空气中变为白色NaOH固体B．Na2O、Na2O2都是易溶于水(与水反应)的白色固体C．Na2O2在和CO2的反应中既是氧化剂又是还原剂D．Na2O2、Na2O均可作供氧剂答案C解析Na2O、Na2O2久置于空气中变为白色Na2CO3固体，故A项错误；Na2O2是淡黄色固体，故B项错误；Na2O2与CO2反应时，是Na2O2中的氧元素发生了氧化还原反应，Na2O2既作氧化剂又作还原剂，故C项正确；Na2O与CO2或H2O反应时无氧气产生，不能作供氧剂，D项错误。氧化钠与过氧化钠的比较物质氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)色、态白色固体淡黄色固体氧元素化合价－2－1阴、阳离子个数比1∶21∶2是否为碱性氧化物是否化学性质相同点都能与水反应生成氢氧化钠，都能与CO2反应生成Na2CO3不同点过氧化钠与水、二氧化碳反应有氧气产生，具有强氧化性，而Na2O不具有强氧化性二、过氧化钠与水、二氧化碳反应的计算1．Na2O2与CO2、H2O反应的数量关系①2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2②2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑无论是CO2或H2O的单一物还是二者的混合物，通过足量Na2O2时，CO2(或H2O)与放出O2的分子个数之比均为2∶1。2．Na2O2与CO2、H2O反应的质量关系(1)2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2Δm(固体)2×782×442×1062×28即发生反应时，固体增加的质量等于与CO2等分子数的CO的质量。(2)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑Δm(固体)2×782×184×402×2即发生反应时，固体增加的质量等于与H2O等分子数的H2的质量。1．对Na2O2与CO2和H2O(g)混合气体的反应来说，下列说法错误的是()A．只要参加反应的Na2O2一定，反应生成的氧气就一定B．只要CO2和H2O(g)的总量一定，反应所消耗的Na2O2的量就一定C．只要气体的总数量一定，反应中所转移的电子的数量就一定D．只要混合气体的总数量一定，固体所增加的质量就一定答案D解析Na2O2与H2O(g)、CO2反应的化学方程式分别为2Na2O2＋2H2O(g)=4NaOH＋O2、2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2。由于两个反应中Na2O2与O2的数量之比都为2∶1，A正确；两个反应中：2Na2O2～2H2O(g)，2Na2O2～2CO2，B正确；根据化学方程式知，CO2、H2O与Na2O2反应时，固体增加的质量为“CO2”中“CO”的质量和“H2O”中“H2”的质量，所以当数量固定的混合气体中CO2气体所占的比例大时，固体增加的质量较大，当H2O所占的比例大时，固体增加的质量较小，D错误。2．将16g甲烷(CH4)在64g氧气中完全燃烧后的产物全部通入足量的过氧化钠中，充分反应后，固体增加的质量为()A．48gB．16gC．80gD．32g答案D1．下列关于钠及其化合物的叙述正确的是()A．Na2O和Na2O2都能与CO2反应，且产物相同B．用钠与空气反应制纯净的Na2O2，空气必须经过碱石灰处理后，才能与钠反应C．Na、Na2O、Na2O2都具有强还原性D．在Na2O2与CO2的反应中，氧化剂是Na2O2，还原剂是CO2答案B2．对于反应：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，下列说法正确的是()A．Na2O2是氧化剂，H2O是还原剂B．当2分子H2O参加反应时，生成1分子O2C．当生成1分子O2时，转移的电子数为4D．每有18gH2O与足量Na2O2反应，则固体增重4g答案B3．(2022·南阳高一检测)下列反应中，Na2O2只表现出氧化性的是()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．某研究性学习小组拟用如图所示装置进行实验，以证明Na2O2与H2O反应：a.生成氧气；b.反应放热。(1)用以验证结论a的实验方法是_________________________________________________。(2)用以验证结论b的实验方法是________________________________________________。答案(1)将带火星的木条靠近p处，木条复燃，证明有氧气生成(2)将q连接导管后插入水中，有气泡冒出，证明反应放热题组一Na2O和Na2O2的性质1．“神舟”号载人航天器中，宇航员所在的返回舱都是密封的，宇航员吸入氧气，呼出二氧化碳，如果二氧化碳浓度过大，会使宇航员困乏，呼吸频率加快，严重的会窒息，为使二氧化碳浓度降低而保持舱内氧气的适当比例，可以在返回舱内放入()A．Na2O2 B．Na2CO3C．NaOH D．氧气瓶答案A解析由于2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，所以Na2O2可以使CO2浓度降低而保持舱内O2的适当比例。2．下列关于钠及其氧化物性质的叙述，不正确的是()A．过氧化钠可用于呼吸面具作为氧气的来源B．氧化钠和过氧化钠都能与二氧化碳反应，且反应产物相同C．金属钠应该密封在煤油或石蜡油中D．从氧化还原角度分析金属钠与水反应不可能产生氧气答案B解析过氧化钠与水蒸气、二氧化碳反应生成氧气，则过氧化钠可用于呼吸面具作为氧气的来源，故A正确；Na2O、Na2O2组成元素相同，Na2O能和CO2反应：Na2O＋CO2=Na2CO3，Na2O2能和CO2反应：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，反应产物不相同，故B错误；钠能和氧气、水反应，故应隔绝空气和水保存，则应保存在煤油或石蜡油中，故C正确；从氧化还原角度分析金属钠具有强还原性，可以失去电子，而水中含有的O为最低价，不能再得到电子，则反应不可能产生氧气，故D正确。3．(2023·福建三明高一期末)将(NH4)2CO3固体置于试管中加热，生成的气体依次通过盛有足量Na2O2的干燥管、足量浓硫酸的洗气瓶，最终得到的气体是()A．NH3 B．O2C．H2O D．CO2答案B解析(NH4)2CO3受热分解生成NH3、H2O、CO2，通过过氧化钠，H2O、CO2转化成O2，再通过足量浓硫酸，NH3被吸收，只剩下O2，答案选B。4．某溶液中含有Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)四种离子，若向其中加入少量的过氧化钠固体后，溶液中离子浓度基本保持不变的是()A．HCOeq\o\al(－,3)B．Na＋C．COeq\o\al(2－,3)D．SOeq\o\al(2－,4)答案D解析加入少量过氧化钠固体后，2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，Na＋浓度增大；HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O，COeq\o\al(2－,3)浓度增大，HCOeq\o\al(－,3)浓度减小。题组二与Na2O2有关的定量计算5．将20gCO2和CO的混合气体通过装有足量过氧化钠的干燥管，反应后干燥管的总质量增加了11.2g，则原混合气体中CO2的质量分数为()A．32% B．44%C．56% D．88%答案D解析反应后固体质量增加是因为CO2与Na2O2反应生成Na2CO3，用差量法求解，设原混合气体中CO2的质量为x，则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项正确。6．200℃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)，其原混合物中CO2和H2O的质量之比是()A．11∶18 B．22∶3C．1∶9 D．21∶9答案A解析向足量的固体Na2O2中通入11.6gCO2和H2O，固体只增加3.6g，令混合物中CO2和水蒸气的质量分别为m(CO2)、m(H2O)，则：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的质量之比为4.4g∶7.2g＝11∶18。题组三Na2O2性质探究实验7．(2022·中山市高一期末)为探究Na2O2与H2O的反应，某学习小组将1～2mL水滴入盛有1～2g过氧化钠固体的试管中，下列有关说法不正确的是()A．该实验可以用带火星的木条来检验生成的气体是否为氧气B．该实验可以直接用手轻轻触摸试管外壁来感受反应放热C．1个Na2O2与H2O反应转移2个电子D．该实验可以说明过氧化钠可在潜水艇中作为氧气的来源答案C解析＋O2↑，可以用带火星的木条来检验生成的气体，故A正确；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，同时该反应放热，可以直接用手轻轻触摸试管外壁来感受反应放热，故B正确；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，说明过氧化钠可在潜水艇中作为氧气的来源，故D正确。8．某同学结合所学知识探究Na2O2与H2能否反应，设计装置如图，下列说法正确的是()A．装置A中锌粒可用铁粉代替B．装置B中盛放碱石灰，目的是除去A中挥发出来的少量水蒸气C．装置C加热前，必须先用试管在干燥管管口处收集气体，检验气体纯度D．装置D中的试剂用碱石灰代替也可以达到实验目的答案C解析盐酸易挥发，B装置中应为碱石灰，目的是除去A中挥发出来的HCl和水蒸气，故B错误；氢气具有可燃性，不纯时加热易发生爆炸，则加热试管前，必须先用试管在干燥管管口处收集气体，检验气体纯度，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声判断气体的纯度，故C正确；装置D中的无水硫酸铜是检验Na2O2和H2反应是否生成了H2O，用碱石灰代替无法达到目的。9．将少量Na2O2分别放入盛有下列溶液的小烧杯中，最终会有白色沉淀产生的是()①MgSO4溶液②FeCl2溶液③Ca(HCO3)2溶液④饱和澄清石灰水A．①③ B．①④C．①③④ D．①②③④答案C解析将少量Na2O2分别放入盛有溶液的小烧杯中，首先与溶液中的水发生反应：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，然后看溶质是否与反应产生的NaOH发生反应。①MgSO4溶液与NaOH会发生反应：MgSO4＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋Na2SO4，产生白色沉淀，正确；②FeCl2溶液与NaOH会发生反应：FeCl2＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋2NaCl，产生白色沉淀，该白色沉淀不稳定，容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，最后变为红褐色沉淀，错误；③Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH会发生反应：Ca(HCO3)2＋NaOH=CaCO3↓＋NaHCO3＋H2O，产生白色沉淀，正确；④饱和澄清石灰水加入Na2O2固体，由于水参加反应被消耗，溶质Ca(OH)2析出，因此会形成白色沉淀，正确。10．一定条件下，将钠与氧气反应的产物1.5g溶于水，所得溶液恰好能被50g质量分数为2.92%的盐酸中和，则该产物是()A．Na2O B．Na2O2C．Na2O和Na2O2 D．不能确定答案C解析由题意可知，50g2.92%盐酸中氯化氢的质量m(HCl)＝50g×2.92%＝1.46g，若钠与氧气反应的产物全部为Na2O，由化学方程式可知Na2O～2HCl，则氧化钠的质量m(Na2O)＝eq\f(62×1.46g,73)＝1.24g；若钠与氧气反应的产物全部为Na2O2，由化学方程式可知Na2O2～2HCl，则过氧化钠的质量m(Na2O2)＝eq\f(78×1.46g,73)＝1.56g，由1.24g<1.5g<1.56g可知，钠与氧气反应的产物为Na2O和Na2O2的混合物，故选C。11．探究Na2O2与水的反应，实验如图。下列分析错误的是()(已知：H2O2H＋＋HOeq\o\al(－,2)、HOeq\o\al(－,2)H＋＋Oeq\o\al(2－,2))A．①、⑤中产生的气体都能使带火星的木条复燃B．②中KMnO4和⑤中MnO2所起的作用不同C．通过③能比较酸性：HCl>H2O2D．④中发生了氧化还原反应和复分解反应答案C解析①、⑤中产生的气体均为氧气，都能使带火星的木条复燃，故A正确；②、⑤中KMnO4与MnO2的作用不同，②中过氧化氢被KMnO4氧化生成氧气，⑤中过氧化氢在二氧化锰催化条件下自身发生氧化还原反应生成氧气，故B正确；③说明BaO2不溶于盐酸，不能用于比较酸性强弱，且盐酸为强酸，过氧化氢为弱酸，故C错误；④中生成气体，应为氧气，发生氧化还原反应，生成过氧化氢和硫酸钡沉淀，为复分解反应，故D正确。12．(2022·石家庄高一检测)Na2O2是一种重要化工原料，工业上可以用来漂白纺织类物品、麦秆、纤维等。回答下列问题：(1)Na2O2中氧元素化合价为____________。(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式：①钠与水反应的离子方程式：_________________________________________________；②过氧化钠与水反应的化学方程式：_____________________________________________；③过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：_________________________________________。(3)过氧化钠若长期保存不当，容易生成__________(填化学式)，证明过氧化钠变质情况的一种实验方案如下。操作现象结论取少量样品于试管中，加水溶解，加入____________溶液，充分振荡有白色沉淀生成另取少量样品于试管中，再加入适量的水，用带火星的木条靠近管口带火星的木条复燃答案(1)－1(2)①2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑②2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑③2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2(3)Na2CO3BaCl2(或CaCl2)过氧化钠样品已经变质过氧化钠样品部分变质解析(3)过氧化钠若长期保存不当，容易生成Na2CO3，碳酸根离子和Ca2＋或Ba2＋生成碳酸钙或碳酸钡沉淀，滴加氯化钡或氯化钙溶液生成白色沉淀，证明含碳酸根离子，说明过氧化钠样品已经变质。另取少量样品于试管中，再加入适量的水，用带火星的木条靠近试管口，带火星的木条复燃说明生成了氧气，说明过氧化钠部分变质。13．Na2O、Na2O2是重要的化工原料，具有多种用途。(1)Na2O2具有氧化性，可以将SO2氧化为硫酸钠，写出该反应的化学方程式：_____________。该反应中Na2O2的作用为____________(填字母)。a．还原剂b．氧化剂c．既是氧化剂又是还原剂(2)室温下，某同学进行CO2与Na2O2反应的探究实验。Ⅰ.首先按照如图装置制备纯净的CO2气体。①装置甲中反应的离子方程式为_______________________________________。②装置乙中加入的是饱和NaHCO3溶液，目的是_________________________。Ⅱ.按照下面的装置图进行实验(夹持装置略)①先组装仪器，_____________________________________________。然后再用注射器1抽取100mL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(玻璃珠不参与反应)。②打开止水夹K1、K2，向右缓缓推动注射器1的活塞，可观察到的现象是_________________。③实验过程中，U形管中反应的化学方程式为_________________________。答案(1)Na2O2＋SO2=Na2SO4b(2)Ⅰ.①CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O②除去二氧化碳气体中的氯化氢气体Ⅱ.①检查装置气密性②U形管中的淡黄色粉末颜色逐渐变浅，注射器2的活塞向右移动③2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2解析(1)Na2O2具有氧化性，可以将SO2氧化为硫酸钠，故该反应的化学方程式为Na2O2＋SO2=Na2SO4；Na2O2中O元素化合价降低，作氧化剂，故选b。(2)Ⅰ.①装置甲中稀盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋CO2↑＋H2O。②由于盐酸具有挥发性，则装置甲中制取的二氧化碳中会混有HCl气体，故装置乙中的饱和NaHCO3溶液可以除去二氧化碳气体中的氯化氢气体。Ⅱ.①先组装仪器，检查装置的气密性，然后再用注射器1抽取100mL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，向右缓缓推动注射器1的活塞，U形管中发生反应：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，故可观察到的现象是U形管中的淡黄色粉末颜色逐渐变浅，注射器2的活塞向右移动。14．为了探究过氧化钠的强氧化性，某小组设计了如图所示的实验装置。实验步骤及现象如下：①检查装置气密性后，装入药品并连接装置A、B、C。②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好(导管末端未伸入集气瓶中)，再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，装置A中剧烈反应，有黄绿色气体(Cl2)产生。③待装置D中导管口产生连续气泡后，将导管末端伸入集气瓶中，收集到无色气体。④反应一段时间后，关闭分液漏斗的活塞，再通一段时间N2，直至装置中气体变为无色。回答下列问题：(1)装置A中盛装浓盐酸的仪器是