《2025年高中总复习优化设计高中化学》

2. 氧化钠、过氧化钠的化学性质(写出化学方程式)

【应用示例】过氧化钠可用作呼吸面具或潜水艇的供氧剂，其反应原理是 $Na_{2}O_{2}$ 与 $CO_{2}$ 反应生成 $Na_{2}CO_{3}$ 和 $O_{2}$。为模拟该过程，某小组将 $CO_{2}$ 和 $O_{2}$ 的混合气体 $34.4g$ 通过足量过氧化钠后，固体质量增加了 $5.6g$。
(1)该反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(2)原混合气体中 $CO_{2}$ 和 $O_{2}$ 的质量比为 。

答案： 2.Na₂O + H₂O = 2NaOH　2Na₂O₂ + 2H₂O = 4NaOH + O₂↑　2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂　　2Na₂O₂ + 4HCl = 4NaCl + 2H₂O + O₂↑
【应用示例】:
(1)1:1　
(2)11:32
解析
(1)Na₂O₂与CO₂反应生成Na₂CO₃和O₂,该反应的化学方程式为2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂。该反应中Na₂O₂既是氧化剂又是还原剂,根据得失电子守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:1。
(2)利用“差量法”进行计算:
2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂　　△m(固体)
2×78　　　　2×44　　2×106　　　　　56
m(CO₂)　　　　　　　　　5.6g
列式:$\frac{2×44}{m(CO₂)}$=$\frac{56}{5.6g}$,解得m(CO₂)=8.8g,m(O₂)=34.4g - 8.8g = 25.6g,故原混合气体中CO₂和O₂的质量比为8.8g:25.6g = 11:32。

例 1(2024·湖北武汉重点学校联考)过氧化钠常用作漂白剂、杀菌消毒剂。某兴趣小组以过氧化钠为对象进行如下探究：“干燥的 $CO_{2}$ 不能与 $Na_{2}O_{2}$ 反应”和“$CO_{2}$ 在有水存在时才能与 $Na_{2}O_{2}$ 反应”，设计如图实验装置，下列说法错误的是(D)

A.试剂 $X$ 为浓硫酸
B.在点燃酒精灯之前，应先通一段时间 $CO_{2}$ 排出装置内的氧气，防止其与铜反应干扰实验
C.若“干燥的 $CO_{2}$ 不能与 $Na_{2}O_{2}$ 反应”，则打开 $K_{1}$，关闭 $K_{2}$ 时，铜丝受热不发生变化
D.“$CO_{2}$ 在有水存在时才能与 $Na_{2}O_{2}$ 反应”，此时，$Na_{2}O_{2}$ 只做氧化剂

答案： 例1D　解析要证明干燥的CO₂不能与Na₂O₂反应,试剂X应是干燥剂,故X是浓硫酸,A正确;装置中含有空气,空气中的O₂会与铜反应,干扰实验结果,所以应先通一段时间CO₂,B正确;若“干燥的CO₂不能与Na₂O₂反应”,则打开K₁,关闭K₂时,铜丝受热不发生变化,C正确;CO₂与Na₂O₂的反应中Na₂O₂既做氧化剂又做还原剂,D错误。

[对点训练 1] 某实验小组设计如图实验装置验证过氧化钠能与二氧化碳、水反应，可用在呼吸面具或潜水艇中作氧气源。下列说法不正确的是(C)


A.装置 $B$ 中选用的试剂可为饱和 $NaHCO_{3}$ 溶液
B.反应一段时间后，装置 $C$ 中淡黄色固体变为白色
C.装置 $D$ 中的试剂起到干燥气体的作用
D.装置 $F$ 中可收集到能使带火星的小木条复燃的气体

答案： 对点训练1C　解析装置A中利用大理石和稀盐酸反应制取CO₂气体,装置B中加入的试剂是饱和NaHCO₃溶液,作用是吸收盐酸挥发出来的HCl气体,装置C中过氧化钠能与二氧化碳、水反应,装置D中可用浓氢氧化钠溶液除去O₂中的CO₂气体,装置F中收集的气体是O₂。装置B中选用的试剂可为饱和NaHCO₃溶液,A正确;反应一段时间后,装置C中过氧化钠转变为氢氧化钠、碳酸钠,则淡黄色固体变为白色,B正确;装置D中的试剂用于除去O₂中的CO₂气体,C错误;装置F中可收集到氧气,能使带火星的小木条复燃,D正确。

例 2 某密闭容器中共有 $16.5gCO$、$H_{2}$ 和 $O_{2}$ 的混合气体及足量的 $Na_{2}O_{2}$ 固体，用电火花引燃，使其完全反应，测得反应后 $Na_{2}O_{2}$ 固体增重 $7.5g$，则原混合气体中 $O_{2}$ 的质量分数为(A)
思路分析
解答本题的思路如下：
(1)分析电火花引燃后气体发生的反应：$CO$、$H_{2}$ 与 $O_{2}$ 反应分别生成 $CO_{2}$、$H_{2}O$。
(2)考虑生成的气体与 $Na_{2}O_{2}$ 发生的反应 $\xrightarrow{推测}$ 固体增重的原因。
(3)结合质量守恒定律 $\xrightarrow{推测}$ 原混合气体中 $O_{2}$ 的质量及质量分数。
A.$54.5\%$
B.$40\%$
C.$36\%$
D.$33.3\%$

答案： 例2A　解析CO、H₂分别与O₂完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应对应生成碳酸钠、氢氧化钠,且都生成O₂,因此固体增重的质量等于CO、H₂的质量,则原混合气体中CO、H₂的总质量共是7.5g,则O₂的质量为16.5g - 7.5g = 9.0g,故原混合气体中O₂ 的质量分数为$\frac{9.0g}{16.5g}$×100%≈54.5%。