拓展點——以Na2O2為例,觸類旁通過氧化物的規(guī)律認知

1、一、拓展點一一以Na2O2為例，觸類旁通過氧化物的規(guī)律認知堿金屬元素和堿土金屬(第n A族)元素中很多能生成含有 O2一的過氧化物，其中過氧化 鈉是應用最廣泛的過氧化物。過氧化鈉與二氧化碳、r律水的反應規(guī)2Na2O2+ 2CO 2=2Na2CO3 +。22Na2O2+2H2O=4NaOH +O2T以上兩個反應中，Na2O2既作氧化劑，又作還原劑， CO 2和H2O既不是氧化劑，又不 是還原劑。1. Na2O2與CO2或H2O(g)反應的數(shù)量關(guān)系(1)物質(zhì)的量的關(guān)系無論是CO2或H2O(g)的單一物質(zhì)，還是二者的混合物，通過足量的Na2O2時，CO2或H2O(g)與放出。2的物質(zhì)的量之比均為 2

2、： 1。解答此類問題可借助物質(zhì)的量守恒關(guān)系。示例1 11.6 g CO2和H2O(g)的混合氣體與足量 Na2O2發(fā)生反應，固體質(zhì)量增加了 3.6g,則CO2和H20(g)的物質(zhì)的量之和為 mol。分析根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，生成 02的質(zhì)量為11.6 g 3.6 g=8 g, n(0» =8 g -t = 0.25 mol。 32 g mol依據(jù)Na2O2與CO2、H2O(g)反應的物質(zhì)的量關(guān)系可知原混合氣體的物質(zhì)的量為0.25molx 2= 0.5 mol。答案0.5(2)電子轉(zhuǎn)移關(guān)系依據(jù)Na2O2與CO 2、H2O反應的化學方程式可知，2 mol Na2O2在反應中轉(zhuǎn)移 2 mo

3、l電子，同時生成 1 mol O2,即物質(zhì)的量的關(guān)系為2Na2O21 mol O2-2 mol e 02. Na2O2與CO2或H?O(g)反應的固體增重關(guān)系將CO 2看作CO燃燒所得：點燃、2CO + O2=2CO2CO+ Na2O2=Na2CO32CO 2+ 2Na 2O2=2Na 2CO 3+O2J將H2O看作H 2燃燒所得：點燃H2+ Na2O2=2NaOH2H2+ O2=2H2O2Na2O2+2H2O=4NaOH +O2T所以Na2O2與CO2、H2O反應增加的質(zhì)量為與 CO2、H2O等物質(zhì)的量的 CO、H2的質(zhì)量。規(guī)律認知(1)將CO或H2的燃燒產(chǎn)物 CO2或H2O通過Na2O2固

4、體，可以看成 CO或H2直接被 Na2O2吸收。所以固體增加的質(zhì)量就是參加反應的CO或H2的質(zhì)量。(2)凡是分子組成符合(CO) n (H 2)m的物質(zhì)：W g該物質(zhì)在。2中完全燃燒，將其燃燒產(chǎn)物 (CO 2和水蒸氣)通過足量Na2O2固體充分反應后，固體增加的質(zhì)量必為W go符合上述關(guān)系的有機物主要有：CH3OH、HCHO、 CH3COOH、HCOOCH 3、孚L酸(C3H 6。3)、葡萄糖(C 6H12。6)等。(3)W g某有機物在O2中完全燃燒，將其產(chǎn)物(CO2和水蒸氣)通過足量的Na2O2固體充 分反應后，固體增加的質(zhì)量為Z go若Z>W,則有機物分子中碳原子數(shù)大于氧原子數(shù)。如

5、乙醛(CH 3CHO)、蔗糖(Ci2H22O11)等。若Z<W,則有機物分子中氧原子數(shù)大于碳原子數(shù)。如草酸(H2c2O4)等。示例2取a g某物質(zhì)在O2中完全燃燒，將生成物與足量Na2O2固體完全反應，反應 后固體質(zhì)量恰好也增加了a go下列物質(zhì)不能滿足上述結(jié)果的是()A. H2B COC. C6H12O6D. C12H22O11分析凡分子組成符合(CO) n (H 2)m的物質(zhì)，完全燃燒后，將其燃燒產(chǎn)物通過足量 Na2O2后，固體增加的質(zhì)量與原物質(zhì)的質(zhì)量相等，選項A、B、C中的物質(zhì)都滿足上述關(guān)系，D項不滿足上述關(guān)系，D項符合題意。答案D3. Na2O2CO 2> H2O(g)混合

6、氣體反應的先后順序一定量的Na2O2與一定量的 CO2和H2O(g)的混合氣體反應，可視作Na2O2先與CO2反應，待CO2反應完后，再與 H2O(g)發(fā)生反應。具體反應數(shù)量關(guān)系為：當n(CO2)>n(Na2O2)時，固體產(chǎn)物只有 Na2CO3。當n(CO2)<n(Na2O2)時，固體產(chǎn)物為 Na2CO3和NaOH。當 n(CO2)+n(H2O)<n(Na2O2)時,固體產(chǎn)物為 NazOz、NazCO3、NaOH。示例3 將m mol Na2O2和n mol NaHCO 3固體混合物放在密閉容器中加熱至250 C ,使其充分反應排出氣體。(1)試分析討論 m與n的比值跟容器內(nèi)

7、剩余固體的成分，排出氣體的成分之間的關(guān)系。 填寫下表：m/n剩余固體排出氣體成分成分1<2Na2CO3。2、CO 2、H 2O(g)121 m "<_<1 2 n1>1(2)當排出氣體只含等物質(zhì)的量的O2和H2O(g)時，原混合物中Na2O2與NaHCO 3的物質(zhì)的量之比為 。分析(1)本題發(fā)生的反應有：2NaHCO 3=Na2CO 3+ 山0 + CO 2 T 2Na2O2+ 2CO 2=2Na2CO3 +。2 2Na2O2+ 2H 2O(g)=4NaOH + O2 當混合物中的Na2O2恰好與NaHCO 3分解產(chǎn)生的CO2完全反應時，由方程式 、得 總方程

8、式：2Na2O2+4NaHCO 3=4Na2CO3 + 2H2O T +O2 T 當混合物中的 Na2O2恰好與NaHCO 3分解產(chǎn)生的CO2和HzO(g)完全反應時，由方程式 、得總方程式： 一八Q2Na2O2+ 2NaHCO 3=2Na2co3 + 2NaOH +O2 T 由總方程式、可得：m 1當、=2時，固體廣物為 Na2CO3,氣體廣物為 。2和H2O(g)；當m=1： 1時，固體產(chǎn)物為 Na2co3、NaOH ,氣體產(chǎn)物為 O2; nJ m當2<<1時，固體廣物為 Na2CO3、NaOH ,氣體廣物為 。2和HzO(g)；顯然，當表1時，除按反應 發(fā)生外，Na2O2過量

9、，固體產(chǎn)物為Na2CO3、NaOH、Na2O2, 氣體產(chǎn)物為。2。(2)當排出氣體為等物質(zhì)的量的O2和H2O(g)時，由方程式 、得總方程式：3NaHCO 3+2Na2O2=3Na2CO3 + NaOH +H20T +O2T故原固體混合物中 Na2O2與NaHCO 3的物質(zhì)的量之比為 2： 3答案m/n剩余固體成分排出氣體成分1<2Na2CO3。2、CO2、H2O(g)12Na2CO3H2O(g)、O21 m , 7<rl 2 nNa2CO3、NaOHHzO(g)、O21Na2CO3、NaOHO2>1Na2CO3、NaOH、Na2O2O2(2)2 : 3過氧化物的制備1,工業(yè)

10、上制備Na2O2的方法是將鈉加熱熔化，通入一定量的除去 CO2的干燥空氣，維持溫度在453473 K之間，鈉即被氧化為Na2O,進而增加空氣流量并迅速提高溫度至573673 K,即可制得Na2O2： 453-473 K 4Na+O2 = 2Na2O 573-673 K 2Na2O+O2 = 2Na2O22.其他元素的過氧化物都是用間接方法制得的。例如制備BaO2是在室溫下以氨水為介質(zhì)，使Ba(NO3)2和H2O2反應：Ba(NO 3)2+ 3H 2O2+ 2NH 3 H2O=BaO 2 2H2O2 + 2NH 4NO3 + 2H 2O然后加熱到383388 K,脫去H2O2即得到BaO?。EH

11、超氧化物ko 2(超氧化鉀)(1)KO 2是很強的氧化劑，與 H2O劇烈反應生成 。2和H2O2：2KO2+2H2O=2KOH +H2O2+O2T2H2O2=2H2O+O2f總反應式為 4KO2+2H2O=4KOH +3O2T(2)KO2也能與CO 2反應放出。2：4KO 2+ 2CO 2=2K2CO3 + 3。2因此，KO 2能用來除去CO 2和再生。2,常用于急救器中。專項增分集訓1.由鈉和氧組成的某種離子晶體中陰離子只有o”和。2一(過氧離子)。在此晶體中,氧元素和鈉元素質(zhì)量之比是48 ： 92,則其中O2和O2的物質(zhì)的量之比為()A. 2 ： 1B. 1 ： 1C. 1 ： 2D. 1

12、 ： 3一 一.T C C C 一解析：選B設n(O2 )=x, n(02 ) = y,則疆)=第鬻毋y2 =需含+筮 解得x= y。、一一.-1廿A2.鈉在干燥的空氣中形成的氧化物0.7 g,溶于水后，可被 80 mL 0.25 mol L 的鹽酸恰好中和，則鈉的氧化物的成分是(A. Na2OC. Na2O2B. Na2O 與 Na2O2D. Na2O2與 NaO2解析：選B 因加入鹽酸后恰好中和，由 NaCl的組成知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,則該氧化物為 Na2O與Na2O2的混合物。3. a mol Na2O2和b mol NaHCO 3固體混合后，在密閉容器中加熱到 250 C,使其充分反應，當排出氣體為兩種時， a : b不可能為()A. 3： 2B. 4 ： 5C. 2： 3D. 3 ： 4解析：選A 在250 c時水是氣體。發(fā)生的反應為2NaHCO 3=Na2CO3+CO 2 T +H2OT ;2Na2O2+2HzO(g)=4NaOH + O2； 2Na2Oz+2CO2=2Na2CO 3+。2。若 a ： b= 11,則上述反應恰好完全進行，最后產(chǎn)生的氣體為。2,若a

14、 ： b>1 ： 1, Na2O2過量，則氣體產(chǎn)物也就是唯一的 。2,只要a： b<1 ： 1,由于Na2O2先與CO2反應，則產(chǎn)物中至少會有氧氣 和水蒸氣。4. a g下列物質(zhì)在氧氣中充分燃燒后的氣體(1.01 X 105 Pa,120 C ),通過足量的過氧化鈉充分反應后，過氧化鈉增重a g,則該物質(zhì)為()A. CH 3COOCH 2CH 3B. HCOOHC. HOOCCOOHD. HCHO解析：選D A項，CH3COOCH 2CH3改寫為C2(CO)2(H2)4, a g充分燃燒后的氣體通 過足量Na2O2,Na2O2增重大于a g, A不符合；B項，HCOOH改寫為(CO

15、)(H 2)。°a g HCOOH 燃燒后的氣體通過足量 Na2O2, Na2O2增重小于a g, B不符合；C項，HOOCCOOH 改寫 為(CO) 2(H2)O2,a g HOOCCOOH 充分燃燒后的氣體通過足量 Na2O2, Na?O2增重小于a g, C不符合；D項，HCHO 改寫為CO(H 2), a g HCHO 充分燃燒后的氣體通過足量 NazOz,Na2O2增重為a g, D符合。5. （2018大連八中模擬）在一密閉容器中有 CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2,用 電火花引燃，使其完全反應，Na2O2增重7.5 g,則原混合氣體中 。2的質(zhì)量分數(shù)是（

16、）A. 54.5%B. 40%C. 36%D. 33.3%解析：選A CO、H2、O2完全反應生成的二氧化碳、水與過氧化鈉反應生成碳酸鈉、氫氧化鈉，所以過氧化鈉固體增重的質(zhì)量等于CO、H2的質(zhì)量，所以混合氣體中CO、H2的質(zhì)量一共是7.5 g,則。2的質(zhì)量是16.5 g7.5 g=9 g,所以原混合氣體中 。2的質(zhì)量分數(shù)9 g是一g-X 100% = 54.5 %。16.5 g6. （2018淄博月考）物質(zhì)的量相同的 N2、O2、CO2混合后，通過Na2O2顆粒一段時間， 測得體積變?yōu)樵旌蠚怏w體積的8（同溫同壓下）,此時N2、。2、CO 2的物質(zhì)的量之比為（）9A. 110B. 690C.3

17、： 4 ： 1D, 3 3 2解析：選C 結(jié)合題中的數(shù)據(jù)可以假設三種氣體的物質(zhì)的量均為3 mol,發(fā)生反應：2Na2O2+ 2CO 2=2Na2CO 3+。2,反應后的體積變?yōu)樵瓉淼?,所以剩余氣體的物質(zhì)的量為98 mol,假設CO2完全反應生成1.5 mol O2,反應后氣體的物質(zhì)的量為7.5 mol,則說明CO2剩余，假設參加反應的 CO2的物質(zhì)的量為X mol,則反應后的混合氣體的物質(zhì)的量為3 mol+ 3 mol + 0.5x mol + （3 x）mol = 8 mol,解得 x=2,從而確定此時 N2、O2、CO2 的物質(zhì)的 量之比為3 ： 4 ： 1。7,將一定量 Na2O2和N

18、aHCO 3的均勻混合物分成質(zhì)量相等的甲、乙兩份。將甲投入100 mL稀鹽酸中，固體完全溶解，收集到2.24 L標準狀況下的干燥氣體，再將生成的氣體全部導入裝有乙的干燥管中，充分吸收后，收集到一種單質(zhì)氣體，標準狀況下的體積為 2.016L。根據(jù)以上信息，下列有關(guān)推斷不正確的是（）A.甲、乙兩份混合物中均含Na2O2 0.16 molB.甲、乙兩份混合物中均含NaHCO 3 0.02 molC,原混合物中 Na2O2與NaHCO 3的物質(zhì)的量之比無法確定 一 一 一一 、 一 1D,鹽酸的物質(zhì)的量濃度可能為3.4 mol L解析：選B 裝有乙的干燥管中 CO2與Na2O2發(fā)生反應（設參加反應的C

19、O2的體積為x L,對應生成的 O2的體積為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。由題意可知，裝有乙的干燥管中CO2完全反應，但不能確定Na2O2是否完全反應，因此不能通過上述反應確定混合物中Na2O2的含量?；旌衔锱c鹽酸反應時，由于不知道鹽酸的濃度，故不能通過鹽酸與NaHCO 3的反應確定混合物中 NaHCO 3的含量，但可以通過Na2O2與鹽酸反應時生成的 。2的量(2Na2O2。2)來確定混合物中 Na2O2"人日2X f2.016 L

20、- 0.224 L皿十"皿決、口 皿的含重：n(Na2O2)= 2n(O2) =1口J= 0.16 mol, A 項正確，B 項錯反，C 項22.4 L mol正確。若鹽酸完全反應，則有：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,故鹽酸的物質(zhì)的量濃度可能為0.34 mol= 3.4 mo l 1 d 項正確。0.1 L'8.過氧化鈣(CaO2)是一種白色、無毒、難溶

21、于水的固體，能殺菌消毒，廣泛用于果蔬保鮮、空氣凈化、污水處理等方面。工業(yè)生產(chǎn)過程如下：在NH4Cl溶液中加入 Ca(OH) 2；不斷攪拌的同時加入 30%H 2。2,反應生成CaO 2 8H2O沉淀；經(jīng)過陳化、過濾，水洗得到Ca02 8H2。，再脫水干燥得到 CaO2。完成下列填空：(1)第步反應的化學方程式為 第 步 反 應 的 化 學 方 程 式 為(2) 可 循 環(huán) 使 用 的 物 質(zhì) 是工業(yè)上常采用 Ca(OH) 2過量而不是 H2O2過量的方式來生產(chǎn)，這是因為 檢 驗 Ca0 2 8H2O 是 否 洗 凈 的 方 法 是Ca0 2 8H2O加熱脫水的過程中，需不斷通入不含二氧化碳的氧

22、氣，目的是(5)已知CaO2在350 C迅速分解生成 CaO和O?。下圖是實驗室測定產(chǎn)品中CaO?含量的裝置(夾持裝置省略)。若所取產(chǎn)品質(zhì)量是 m g,測得氣體體積為 V mL(已換算成標準狀況),則產(chǎn)品中CaO2的質(zhì)量分數(shù)為(用字母表示)。過氧化鈣的含量也可用重量法測定，需要測定的物理量有。解析：(1)第步在NH4CI溶液中加入Ca(OH) 2,二者發(fā)生復分解反應，反應的化學方 程式為2NH4Cl+Ca(OH) 2=CaCl2 + 2NH 3 H2。不斷攪拌的同時加入 30%H 2O2,反應 生成 CaO2 8H2。沉淀，反應的化學方程式是 CaCl2+H2O2+8H2O + 2NH3=Ca

23、O2 8H2。J + 2NH4CI。(2)根據(jù)(1)的分析可知，可循環(huán)使用的物質(zhì)是NH 4C10工業(yè)上常采用 Ca(OH) 2過量而不是 H2O2過量的方式來生產(chǎn)，是因為 Ca(OH) 2過量，使溶液顯堿性，可以減少 Ca。2 8H 2。的溶解，從而可以提高產(chǎn)品的產(chǎn)率。F。2呈弱酸性會促進 CaO2 8H2O的溶解，對物質(zhì)的制取不利。(3)Ca。2 8H2。是從含有 NH4CI的溶液中過濾出來的，若Ca。2 8H2。洗滌干凈，則表明 CaO2 8H2。上不含有NH4C1,所以檢驗 CaO2 8H 2。是否洗凈的方法是 取最后一次洗滌溶液，向其中加入AgNO3溶液，再滴加幾滴稀硝酸，若無白色沉淀

24、產(chǎn)生，就證明洗滌干凈，否則沒有洗滌干凈。(4)Ca。2 8H2。加熱脫水的過程中，會發(fā)生反應：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, 就會與反應產(chǎn)生的 Ca(OH)2反應，使反應正向進行，同時通入。2,就可以使裝置中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。 反應的化學方程式是 202。2=5=2Ca。+。2 T。根據(jù)方程式可知，每有 2 mol CaO 2發(fā)生反應，會產(chǎn)生1 mol。2,在標準狀況下體積是 22.4 L?，F(xiàn)在產(chǎn)生標準狀況下的。

25、2體積是V mL ,一 一，一，一 一 一 VX 10 3，一一一 一一則。2的物質(zhì)的量是 4。2)= 224 mol;則反應的 CaO2的物質(zhì)的量是 n(Ca。2)= 2n(O2)一 3VX 1011.2一 3VX 10mol,產(chǎn)品中 CaO2 的質(zhì)重分數(shù)為 w = n(CaO2) >Mfx 100% =.molx 72 g mol1 mx 100% = 45V% 。過氧化鈣的含量也可用重量法測定，需要測定的物理7m量有灼燒前過氧化鈣的質(zhì)量及物質(zhì)質(zhì)量不再發(fā)生改變時剩余固體的質(zhì)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溶液顯堿性，就可以抑制Ca。2 8H 2。的溶解，從而提高產(chǎn)品的產(chǎn)率。士。2是弱酸性，會促進 Ca。2 8H2。的溶解，對物質(zhì)的制取不利(3)取最后一次洗滌溶液，向其中加入 AgNO3溶液，再滴加幾滴稀硝酸，若無白色沉淀 產(chǎn)生，就證明洗滌干凈，否則沒有洗滌干凈(4)防止CO2與Ca。2 8H2。分解產(chǎn)生的Ca(OH) 2反應，使反應逆向進行，得到更多的CaO24.5V(5)475；%加熱前過氧化鈣及加熱后固體質(zhì)量不再發(fā)生改變時試管中固體的質(zhì)量9.某同學想通過下圖裝置進行實驗，探究SO2與Na?。？反應的產(chǎn)物

27、。I .檢驗反應中是否有 O2生成的方法是 ；若有O2生成，請寫出 裝置C中的化學方程式： 。H.A中盛裝H2SO4溶液的儀器名稱是 ； D裝置除起了防止空氣中的水蒸氣和氧化碳進入 C 裝置與 Na2O2反應作用外，還可以m.(1)C中固體產(chǎn)物可能有三種情況：只有Na2SO3；只有 ；Na2SO3和Na 2SO4混合物。(2)若Na2O2反應完全，為確定 C中固體產(chǎn)物的成分，該同學設計如下實驗，請您利用 限選試劑和儀器幫助他完成該探究過程。限選試劑和儀器：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鹽酸、試管、膠頭滴管。實驗操作預期現(xiàn)象和結(jié)論步驟一：取少量C中固體產(chǎn)物于試管中， 加入適量的蒸儲水、攪拌溶解，分別取少量 該溶?于A、B試管中固體完全溶解，得到無色透明溶液步驟二：取試管 A,向溶液中加入,振蕩，觀察溶液顏色變化步驟三：取試管B,向其中先加入 ,振蕩；再加入 , 振蕩產(chǎn)生氣泡，再加入另一試劑看到產(chǎn)生白色沉淀，則固體 C中還含有 解析：I .由于。2具有助燃性，能使帶火星的木條復燃，所以用帶火星的木條靠近管口a,若木條復燃，說明有 O2生成，否則沒有；若有 。2生成，根據(jù)CO2和Na2O2反應的化學 方程式可寫出 SO2和Na2O

29、2反應的化學方程式為 2SO2+ 2Na2O2=2Na2SO3+。2。n.實驗室制備SO2用較濃硫酸和 Na2SO3反應，盛放 H2SO4溶液的儀器為分液漏斗；SO2是污染性氣體，不能直接排放到空氣中，所以用堿石灰吸收SO2,防止污染空氣。IH.(1)Na2O2有強氧化性， SO2有還原性，Na2O2和SO2反應生成 Na2SO4, SO2 + Na2O2=2Na2SO4。(2)步驟一、二：取少量 C中固體產(chǎn)物于試管中，加入適量的蒸儲水溶解，分別取少量 該溶?于A、B試管中，固體完全溶解，得到無色透明溶液，取試管A,加入幾滴(或少量)0.01 mol L 1KMnO 4酸性溶液，紫紅色的 KMnO 4溶液振蕩后褪色，證明 C中含有NazSO?,若 無此現(xiàn)象則只含有 Na2SO4；步驟三：取試管 B,向其