过氧化钠与水、二氧化碳反应的规律剖析
过氧化钠与水、二氧化碳反应的规律剖析 过氧化钠与水、二氧化碳反应的规律剖析
过氧化钠(NaO)是一种淡黄色的固体,结构中存在过氧键“—O—O—”,22
具有强氧化性。NaO可以与HO、CO发生反应,由于在反应过程中涉及固体2222
质量、气体体积的变化及产物的判断问题,再加上试题考查角度灵活多变,因此也就成了学习的难点和考试的热点。下面就NaO与HO、CO反应的特点进行2222剖析,以便使大家在学习中能轻松突破该知识点。
一、组成符合(CO)(H)形式的物质与NaO反应地增重问题 n2m22
NaO与HO、CO反应的化学方程式分别为: 2222
2NaO + 2CO = 2NaCO + O ? 222232
2NaO + 2HO = 4NaOH + O ?? 2222
在上述两个反应中,对于NaO而言,根据原子守恒,在反应?中NaO2222增加的质量实际上是2CO,O即2CO的质量,根据1 mol NaO ,1 mol CO,2222其结果可以看作:NaO+CO= NaCO(注意该反应实际不发生);同理,在反应2223
?中NaCO增加的质量实际上是HO中H的质量,根据2 mol NaO , 4 mol 23222H,其结果可以看作:NaO+H= 2NaOH(注意该反应实际不发生)。 222
根据上述分析,可以得出结论:
1.将CO或H的燃烧产物CO或HO通过足量的NaO,可以看成是由CO22222
或H直接与NaO反应,所以NaO固体质量的增加值就是“参加反应”的CO22222
或H的质量。 2
2.凡是分子组成符合(CO)(H)形式的一种或几种物质,wg该物质在O中n2m2完全燃烧,将其产物(CO和水蒸气)通过足量的NaO后,NaO固体增重必为22222wg。
中学阶段常见的符合这一关系的物质有:(1)无机物:H、CO及H和CO22的混合气体;(2)有机物:CHOH、HCHO、CHCOOH、HCOOCH、333CHCH(OH)COOH(乳酸)、CHO(葡萄糖)等。 36126
【例1】取ag某物质在氧气中完全燃烧,将其产物与足量过氧化钠固体完全反应,测其反应后固体质量仍为ag,下列物质中不能满足上述结论的是( )
A. H B. CO C. CHO D. CHO 26126122211
【
】D
【解析】A项和B项中的H、CO可以看作直接与NaO反应,增加的质量222等于气体的质量,符合题意;C项中葡萄糖的分子式可改写成(CO)(H),则将626a g葡萄糖完全燃烧后的产物与足量过氧化钠反应,反应后过氧化钠固体增加的质量也等于葡萄糖的质量 ag,C项正确;D项中物质CHO只能改写成122211(CO)C(H),分子组成不符合(CO)(H),故不满足增加a g的结果,D项错误。 11211n2m
二、NaO与HO(g)、CO反应的差量问题 2222
1.CO、HO(g)与过量的NaO反应,所得O的体积为相同状况下CO、HO(g)2222222体积的一半。
2.将NaO粉末加入HO(l)中,根据反应NaO + 2HO = 4NaOH + O ?,2222222可知2 mol NaO生成1 mol O,相当于直接加入2 mol NaO,即液体增加的质2222量等于同“物质的量”的NaO的质量。 2
根据CO或HO与NaO反应的化学方程式,利用体积差量或质量差量进2222
行计算,可以简化运算过程,减少出错几率,提高解题速度。
【例2】(2011?上海卷)过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28g,反应中有关物质的量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数) ( )
二氧碳转移电
化碳 酸钠 子数
1
A N A
mol
22.4 1
B
L mol
10
C 1 mol
6 g
10
D 2N A
6 g
【答案】AC
【解析】根据反应2NaO + 2CO = 2NaCO + O,设有xg过氧化钠参加反222232
应,则:
2NaO + 2CO = 2NaCO + O ?m 222232
156 88 212 32 212-156=56
x g 28g
所以有,156/56=x/28,解得:x=78,即有1 mol CO参加反应,生成1 mol 2
NaCO。 23
根据反应可知转移的电子数为N,故A、C两项正确;常温常压下,1 mol COA2的体积不是22.4L,故B项错误;在反应中有106 g NaCO参加反应,转移的电23
子数为N,D项错误。 A
三、NaO与HO(g)、CO反应的先后问题 2222
NaO与HO(g)、CO的混合物反应,应看成NaO先吸收CO生成NaCO,222222223然后再吸收HO(g)生成NaOH。 2
【例3】将mmol NaHCO和nmol NaO固体混合物置于密闭容器中加热到322
250?,使其充分反应,最终生成的气体和剩余固体混合物均由两种物质组成,试完成下列问题:
(1)最终生成的气体由什么组成,
(2)分析m/n的数值范围及固体成分
【答案】(1) HO(g)、O (2) 1,m/n,2 NaCO、NaOH 2223
【解析】首先发生反应2NaHCONaCO+CO?+HO?,生成的CO和323222HO的物质的量n(CO)=n(HO)=m/2 mol,产生的CO和水蒸气再与过氧化钠反2222
应;当NaO与HO(g)、CO的混合物反应时,先与CO反应,再与HO(g)反222222应,即:
2NaO + 2CO = 2NaCO + O ? 222232
2NaO + 2HO = 4NaOH + O ?? 2222
当m/n?2时,只发生反应?,生成的固体为NaCO,生成的气体为O和232HO(g); 2
当1,m/n,2时,发生反应?和?,但HO(g)只消耗一部分,最后剩余固2
体为NaCO和NaOH,气体为O和HO(g); 2322
当m/n=1时,反应?和?恰好完全进行,剩余固体为NaCO和NaOH,气23体为O; 2
当m/n,1时,发生反应?和?后,剩余NaO,最后剩余固体为NaO、2222NaCO和NaOH,气体为O; 232
题目要求最终生成的气体和剩余固体混合物均由两种物质组成,即1,m/n,2,NaHCO分解生成的CO已全部与NaO反应消耗尽,HO(g)部分消耗,32222故最终生成的气体为HO(g)和O。 22
四、NaO与HO(g)、CO混合物反应的产物判断 2222
根据反应方程式2NaO + 2CO = 2NaCO + O、 2NaO + 2HO = 4NaOH 222232222+ O ?,结合反应的先后顺序:CO先反应,HO后反应,可以推知反应后,222
固体产物的成分为:
? 当n(CO) ? n(NaO)时,固体产物为NaCO; 22223
? 当n(CO) , n(NaO)时,固体产物为NaCO和NaOH。 22223
我们在学习中一定要深入思考,
规律,灵活掌握知识间的内在联系,把握反应的实质,巧妙运用反应的关系,才能优化解题过程,减少中间步骤,降低出错几率。
【例4】将O、CH、NaO放入密闭容器中,在150?条件下用电火花引2422
燃反应,恰好完全反应后,容器中的压强为零,由此得出原混合物中O、CH、24NaO的物质的量之比为( ) 22
A. 1?1?1 B. 2?2?6 C. 1?2?6 D. 无法确定
【答案】C
【解析】由题意可知,三种物质完全反应后压强为零,说明最终生成NaCO23和NaOH。根据凡是分子组成符合(CO)(H)形式的一种或几种物质的混合物与n2m
足量过氧化钠反应,固体NaO增加的质量等于该混合物的质量的规律,要使22
O和CH的组成符合(CO)(H)的形式,则必有n(O)?n(CH)=1?2。假设有1 24n2m24mol O、2 mol CH与nmol NaO反应:2CH+O+NaO?NaCO+NaOH,然后2422422223由氢原子守恒确定NaOH的物质的量为8 mol;由碳原子守恒确定NaCO的物23质的量为2 mol;最后求出O的物质的量为1 mol,即可得出下列方程式:2
2CH+O+6NaO=2NaCO+8NaOH,即C项正确。 422223
【练习】
1.一定温度下,wg下列物质在足量的氧气中充分燃烧后,产物与足量的过1
氧化钠充分反应,过氧化钠增重wg,且w= w,则符合此条件的物质是( ) 212
?H ?CO ?H和CO的混合气体 ?HCOOCH ?CHCHO ?CHO 22336126
A. ????B.??? C.?????D.????
2.将1 mol NaO与2 mol NaHCO固体混合后,在密闭容器中加热充分反应,223
排出气体物质后冷却,残留的固体物质是( )
A. NaCO B. NaO、NaCO 232223
C. NaOH、NaCO D. NaO、NaOH、NaCO 232223
【答案】1.C 2.A