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1、1关于过氧化钠的探究教学曾维新过氧化钠（Na 2O2）是中学化学常见的重要化合物之一，通过对过氧化钠的结构和性质的学习和探究，对金属元素化合物和化学原理的学习掌握有指导作用。现将探究教学过程总结如下：一、过氧化钠的制备新课程化学必修第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质中，过氧化钠的制备实验为：把一小块金属钠放在坩埚里，加热，有什么现象？观察到钠先熔化成银白色小球，然后开始燃烧，观察到黄色火焰，并有白烟产生，反应后留下的产物很少，且淡黄色不明显。这时，可将几个学生分组实验得到的产物集中在一支试管中，滴入少量水，用带火星的木条检验，此实验也可以改进如下：取已用滤纸吸去煤油的黄豆大钠，放入干燥的
2、玻璃管中（离一端管口 12cm）,用试管夹住另一端，在酒精灯上加热，钠开始熔化，表面由闪亮逐渐变成灰暗，随即开始燃烧，发出黄色火焰，移动试管，可见大量白烟，燃烧结束后，先观察到灰白色固体，几秒钟后逐渐变为淡黄色固体，用橡皮塞紧两端，能保持淡黄色几天不变。过氧化钠的工业制法是：将钠加热至熔化，通人一定量的除去 CO2的干燥空气，维持在 453473K 之间，钠即被氧化为 Na2O；进而增加空气流量并迅速提高温度至573673K，即可制得 Na 2O24 Na + O2 = 2 Na2O2 Na2O + O2 = 2 Na2O2通过以上钠的氧化反应，反应条件不同、反应物氧气的用量不同，则反应的产物
3、不同，得到的结论是稳定性： Na 2O2 Na2O二、过氧化钠的检验将少量氧化钠和过氧化钠固体分别装入两支试管中，滴入少量水，用带火星的木条检验，过氧化钠与水反应能产生氧气，使带火星的木条检验燃烧，而氧化钠则无此现象。反应如下：2Na2O2 2H 2O 4NaOH O 2 Na 2O H 2O 2NaOH2Na2O2 2CO 2 2Na 2CO3 O 2上述二个反应可设计为“滴水燃烧” 、 “吹气生火”的有趣实验，其实验原理是过氧化钠与水与二氧化碳反应产生氧气并发出大量的热，使棉花着火燃烧。此反应在实际中用作快捷制取氧气。例如：三、过氧化钠的漂白性在装有水的试管中加入少量过氧化钠，立即出现气泡
4、，当气体不再放出时，再加水稀释所得溶液，将得到的溶液平均分成两份于两支试管中，进行下列实验：一支试管中滴入几滴酚酞试液，振荡，观察到溶液先变红色后褪色；另一支试管加入少量二氧化锰，又有气体放出，待气体不再放出后，再滴入几滴酚酞试液，溶液变红，持久不褪色。为什么？这是反应过程中过氧化钠与水反应先生成过氧化氢，过氧化氢在反应热的作用下分解放出氧气，但是反应后的溶液仍然有少量过氧化氢，过氧化氢具有漂白性，所以有上述现象。反应方程式为：Na2O2 2H 2O 2NaOH H 2O218020030040022H2O2 = 2H2O O 2结论：过氧化钠有漂白性，其实质是过氧化钠与水反应生成过氧化氢，过
5、氧化氢分解产生氧气而漂白。下列是一道实验探究习题，它对学习掌握过氧化钠有帮助：由氢和氧组成的化合物只有水和双氧水（化学名叫过氧化氢） ，水是许多化学反应的介质和参与者。双氧水被称为“绿色氧化剂” ，双氧水的结构式为_。稀硫酸与铜不反应，但在稀硫酸中加入双氧水后，则可使铜顺利溶解出现蓝色溶液。该反应的化学方程式为_。双氧水具有弱酸性和漂白性，某班课外活动学习小组通过如下实验：向含有酚酞的 NaOH 稀溶液中，逐滴滴入 10的双氧水，红色褪去。小组讨论红色褪去的原因时，分成两方意见：甲方认为是双氧水显酸性发生中和所致；乙方认为是双氧水有强氧化性漂白所致。争论不休。指导老师提出在已经褪色的溶液中再逐
6、滴滴入 NaOH 溶液，若红色恢复说明甲对；若红色不恢复说明乙对。为了说明结论：老师取一支装有水的试管，加入少量过氧化钠，立即出现气泡，当气体不再放出时，再加水稀释所得溶液，将得到的溶液平均分成两份于两支试管中，进行下列实验：一支试管中滴入几滴酚酞试液，振荡，观察到溶液先变红色后褪色；另一支试管加入少量二氧化锰，又有气体放出，待气体不再放出后，再滴入几滴酚酞试液，溶液变红，持久不褪色。实验的结果说明_方正确（填甲或乙） 。若要快捷地制取氧气 5.6 L（标准状况） ，最少需要过氧化钠_g。(Na 23,O 16)制备时需要选用下列的化学仪器至少一种（不含带导管的塞子） ，这种化学仪器的名称是_
7、。普通医务室中没有氧气瓶，但一般都有消毒用的 30的双氧水，同时还有高锰酸钾、盐酸、硫酸、硫酸铜、食盐和葡萄糖溶液，为了抢救病人，急需氧气，试利用上述试剂选用_和_与双氧水反应完全释放出 O2供抢救病人用。某溶液滴入 KSCN 溶液后，无颜色变化，再加入少量双氧水振荡，立即出现红色，说明该溶液含有_离子，溶液出现红色的反应，其离子方程式为：_。答案评分及解析： 双氧水的结构式：HOOH （1 分） CuH 2O2H 2SO4CuSO 42H 2O （2 分） 乙方正确 （2 分） 2Na 2O22H 2O = 4NaOHO 2 78 g (2 分) 锥形瓶或广口瓶 (1 分) 高锰酸钾 硫酸
8、（各 1 分共 2 分） Fe 2+ (1 分) Fe 3+SCN -Fe(SCN) 3(1 分)四、过氧化钠的氧化还原反应过氧化钠的结构较特殊，它不属于碱性氧化物，更不属于酸性氧化物。其电子式结构为：Na + O O 2- Na+。结构中既含离子键的离子化合物，又含3非极性共价键Na2O2 在反应中 1 价的“O”既得电子又得电子，既是氧化剂，又是还原剂；O 2 是氧化产物。这是因为 Na2O2 有较强的氧化性，它不可能使 CO2、H 2O 的氧变成 O2，故放出的O2 应来自 Na2O2。可以把 Na2O2 看成 Na2OO，Na 2O 它与 CO2、H 2O 分别反应时生成Na2CO3和
9、 NaOH；O 反应后生成 O2，2（Na 2OO） 2Na2OO 2，故有 2molNa2O2 O 2的反应式：2Na2O2 2H 2O 4NaOH O 2（既有非极性键断裂又有非极性键的生成的例子）2Na2O2 2CO 2 2Na 2CO3 O 2结论：当 Na2O2 与 CO2 或 H2O 反应时，每产生 1mol O2转移 2mol e-同理：超氧化钾看成 KO2 1/2 (K 2O3O)，臭氧化铷看成 RbO3 1/2 (Rb 2O5O)，有如下反应：4KO2 2H 2O 4KOH 3O 24KO2 2CO 2 2K 2CO3 3O 2，每产生 1mol O2转移 1mol e-。4
10、RbO3 2H 2O 4RbOH 5O 24RbO3 2CO 2 2Rb 2CO3 5O 2，每产生 1mol O2转移 2/3 mol e-。五、过氧化钠反应前后固体质量或气体体积的变化规律（1）由反应：2Na2O2 2H 2O 4NaOH O 22Na2O2 2CO 2 2Na 2CO3 O 2可得出：Na 2O2 与 CO2 或 H2O 反应时，放出 O2的质量，等于 CO2 或 H2O 的总质量减去固体质量的增加量。例如：在 100时，将 W g CO2 或 H2O 的混合气体通过足量的过氧化钠固体，过氧化钠固体质量增加 m g，则反应放出 O2的质量为（W - m）g结论：无论是 C
11、O2 或 H2O 的单一物质还是二者的混合物，通过足量的 Na2O2 与 CO2反应放出 O2的物质的量之比为 21（质量比为 114） ，足量 Na2O2 与 H2O 反应放出 O2的物质的量之比为 21（质量比为 32） 。若 CO2 与水蒸气的混合气体（或单一气体） ，通过足量的 Na2O2反应，放出 O2的物质的量是反应前气体体积的 1/2。（2）由反应：2Na2O2 2H 2O 4NaOH O 22H2 O 2 2H 2O2Na2O2 2CO 2 2Na 2CO3 O 22CO O 2 2CO 2可得出：Na2O2 H 2 = 2NaOH Na2O2 CO = Na 2CO3 可见：
12、Na 2O2 与 CO2 或 H2O 反应时，固体增加的质量就等于 CO2 中的“CO” （28）或H2O 中的“H 2”（2）质量。例如：取 a g 某物质在氧气中完全燃烧，将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应，反应后O2O24固体的质量恰好也增加了 a g。下列物质中不能满足上述结果的是(D)A. H2 B. CO C.C6H12O6 D.C12H22O11（3）由反应：2Na 2O2 2CO 2 2Na 2CO3 O 22Na 2O2 2H 2O 4NaOH O 22NaOH 2CO 2 2Na 2CO3 H 2O综合可得出：2Na 2O2 2CO 2 2Na 2CO3 O 2结论：一定
13、量的 Na2O2与一定量 CO2 和 H2O（g）混合气体的反应，先后顺序为 Na2O2 先与 CO2 反应完后，再与 H2O 发生反应。（4）由反应：2Na2O2 2CO 2 2Na 2CO3 O 2，则 Na2O2 CO Na 2CO3 可得出：2Na 2O2 2SO 3 2Na 2SO4 O 2，则 Na2O2 SO 2 Na 2SO42Na2O2 2Mn 2O7 4NaMnO 4 O 2，则 Na2O2 MnO 2 Na 2MnO42Na2O2 2N 2O5 4NaNO 3 O 2，则 Na2O2 2NO 2 2NaNO 3由此得出一个规律：一定条件下，Na 2O2 与最高价氧化物反应
14、的产物为对应最高价含氧酸盐和氧气，若不是最高价氧化物则被其氧化为对应最高价（较高价）含氧盐，但无氧气产生。六、过氧化钠的应用过氧化钠是一种很好的氧化剂、漂白剂、氧气发生剂和二氧化碳吸收剂，用于呼吸面具以及潜水艇、载人太空飞船的宇航器，既能够提供氧气，又可以吸收二氧化碳。例题：在长期载人太空飞船的宇航器中，每个宇航员平均每天需要消耗 0.9 kg 氧气，呼出二氧化碳 1.0 kg。为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定，宇航科学家进行了大量的科学探究，有的科学家提出“金属过氧化物处理系统” ，即不断把座舱内的空气通过盛有金属过氧化物（以过氧化钠为例）的容器，并把处理后的气体充入座舱。将处理后的气体充入座舱时，应注意采取的一项措施是什么？为什么？试解答并写出有关反应的化学方程式。解答：从 Na2O2 与 CO2反应的方程式可知，足量 Na2O2 与 CO2反应放出 O2的物质的量之比为 21（质量比为 114） ，1.0 kg 二氧化碳全部反应生成的 O2只有 0.36 kg，不能提供宇航员正常的生理活动需要，需要补充适量的水蒸气，以产生更多的 O2， （足量 Na2O2 与 H2O 反应放出 O2 的物质的量之比为 21（质量比为 32） ，反应的方程式（略） 。
