化学必修 第一册第一节 钠及其化合物导学案

微专题3　过氧化钠与水、二氧化碳反应的综合实验探究题

1．过氧化钠与水反应的实质的实验探究

例1　用脱脂棉包住约0.2 g过氧化钠粉末，置于石棉网上，往脱脂棉上滴水，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来。

(1)由实验现象所得出的有关Na2O2和H2O反应的结论是：

a．有氧气生成；

b．________________________________________________________________________。

(2)某学校研究性学习小组拟用如图所示装置进行实验，以证明上述结论。

①用以验证结论a的实验操作及现象是_____________________________________________。

②用以验证结论b的实验操作及现象是_____________________________________________。

(3)该研究性学习小组的同学认为Na2O2和H2O反应可生成H2O2，现请你设计一个简单的实验证明Na2O2和足量的H2O充分反应后的溶液中有H2O2存在。

试剂：_________________________________________________________________________。

操作及现象：___________________________________________________________________。

答案　(1)该反应放出热量

(2)①将带火星的木条靠近导管口p处，木条复燃

②将导管口q放入水槽中，反应过程中有气泡冒出

(3)MnO2　向反应后的溶液中加入少量MnO2粉末，立即冒出大量气泡，将带火星的木条放到瓶口，发现木条复燃

2．过氧化钠与二氧化碳反应的实验探究

例2　某课外活动小组设计了如图所示装置，验证CO2与Na2O2反应时需要与水接触。

[装置分析]

(1)装置①中反应的离子方程式是__________________________________________________。

(2)装置②中的试剂是__________(填字母)。

a．饱和NaHCO3溶液  b．饱和Na2CO3溶液  c．浓硫酸

(3)装置③中的试剂是________。

[进行实验]

步骤1：打开弹簧夹K2，关闭K1，打开分液漏斗旋塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处。

步骤2：打开弹簧夹K1，关闭K2，打开分液漏斗旋塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处。

(1)步骤1和步骤2中，a处带火星的木条产生的实验现象分别是________________________。

(2)Na2O2与CO2反应的化学方程式是_______________________________________________。

[实验反思]

(1)有同学提出质疑：“上述实验不足以证明有水存在时Na2O2与CO2发生了化学反应。”其理由是_________________________________________________________________________。

(2)需要补充的实验操作：取装置⑤中反应后的少量固体，_____________________________。

答案　[装置分析](1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑　(2)a　(3)浓硫酸

[进行实验](1)步骤1中带火星的木条不复燃，步骤2中带火星的木条复燃

(2)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

[实验反思](1)气体中有水，水也可与Na2O2反应产生O2，使带火星的木条复燃　(2)加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中

解析　[装置分析]装置①为碳酸钙与盐酸反应制备二氧化碳的反应装置，装置②的作用是除去二氧化碳中的氯化氢气体，装置③的作用是除去二氧化碳中的水蒸气，装置④和⑤用以验证二氧化碳与过氧化钠反应时需要与水接触，带火星的木条能检验氧气的存在，二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧，当二氧化碳通过过氧化钠时，不可能完全反应，所以应先除去未反应完的二氧化碳，再用带火星的木条来检验是否产生了氧气，否则氧气浓度高低将影响带火星的木条是否复燃，则装置⑥的作用是吸收未反应完全的二氧化碳，防止干扰氧气的检验。

[进行实验](1)步骤1中，通过过氧化钠的二氧化碳中不含有水蒸气，干燥的二氧化碳不能和过氧化钠反应，没有氧气生成，a处带火星的木条不复燃；步骤2中，通过过氧化钠的二氧化碳中含有水蒸气，含有水蒸气的二氧化碳能和过氧化钠反应，有氧气生成，a处带火星的木条复燃。(2)过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。

[实验反思](1)因水也能够和过氧化钠反应生成氧气，所以不能判断是二氧化碳和过氧化钠发生了反应。(2)二氧化碳和过氧化钠反应有碳酸钠生成，若⑤中反应后的固体中有碳酸钠，则其可以和盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。

(1)Na2O2与水反应的实质

Na2O2与水反应的历程：

①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2

②2H2O2===2H2O＋O2↑

由①×2＋②得

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

所以Na2O2在反应中既做氧化剂，又做还原剂，且二者个数比为1∶1；NaOH既不是氧化产物，也不是还原产物；反应过程中有H2O2生成，H2O2有强氧化性。

(2)Na2O2与CO2反应的历程

①2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

②CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

①＋②×2：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

所以CO2与Na2O2反应时需与水接触，H2O可看作催化剂。

1．(2021·邯郸高一检测)向Na2O2与H2O反应后所得溶液中滴加酚酞溶液，酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因，进行如图所示实验：a.取反应后的溶液加入MnO2后迅速产生大量气体且该气体能使带火星的木条复燃；实验b、c中红色均不褪去。下列分析错误的是(　　)

①Na2O2与H2O反应产生的气体为O2　②Na2O2与H2O反应需要MnO2作催化剂　③实验b、c证明使酚酞褪色的是NaOH和O2　④Na2O2与H2O反应可能生成了具有强氧化性的H2O2

A．①②   B．②③

C．③④   D．①④

答案　B

解析　Na2O2与H2O反应产生的气体为O2，①正确；Na2O2与H2O反应不需要催化剂，双氧水分解需要MnO2作催化剂，②错误；实验b、c作为对照实验，能证明使酚酞褪色的不是NaOH和O2，③错误；根据向反应后所得溶液中加入MnO2后迅速产生大量气体且该气体能使带火星的木条复燃，可判断Na2O2与H2O反应可能生成了具有强氧化性的H2O2，④正确。

2．如图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图：

注射器1中抽取了100 mL CO2，U形管中装有适量小玻璃珠和约1.5 g的Na2O2粉末。实验开始时，打开止水夹K1、K2、K4，关闭止水夹K3，推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U形管，观察到注射器2的活塞缓缓向外移动。下列叙述不正确的是(　　)

A．U形管内的玻璃珠可防止过氧化钠粉末被吹走和增大过氧化钠和二氧化碳的接触面积

B．U形管内淡黄色粉末渐渐变白

C．注射器1的活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50 mL，只是因为含有未反应的CO2

D．打开U形管右侧的胶塞，立即将带火星的木条伸入其中，可验证反应产物之一为氧气

答案　C

解析　由2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知，100 mL CO2参与反应，理论上应产生50 mL O2，若收集到的气体大于50 mL，除部分未反应的CO2外，还可能是反应放热，气体受热膨胀，故C错误。