化学必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第一节 钠及其化合物习题

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1.运用比较的方法学习Na2O和Na2O2的性质。
能力构建
一、氧化钠和过氧化钠的比较
二、Na2O2与H2O反应的实验探究
反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。
典型例题
例1 下列叙述正确的是
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物
②Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
③Na2O是淡黄色物质，Na2O2是白色物质
④Na2O2可作供氧剂，而Na2O不可
⑤Na2O2和Na2O焰色反应均为黄色
A．都正确B．①③④C．②③⑤D．④⑤
【答案】D
【解析】①Na2O和水反应只生成碱，是碱性氧化物，Na2O2和水反应生成氢氧化钠和氧气，不是碱性氧化物，故①错误；
②Na2O2与CO2反应生成O2 不属于置换反应，故②错误；
③氧化钠为白色，过氧化钠为淡黄色，故③错误；
④Na2O2能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，而Na2O与二氧化碳反应生成碳酸钠，所以Na2O2可作供氧剂，而Na2O不行，故④正确；
⑤钠元素焰色反应为黄色，所以Na2O2和Na2O焰色反应均为黄色，故⑤正确；
故选：D。
例2 如下图装置，试管中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒。U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮筋紧缚在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，将发现的现象是
A．U形管内红水褪色 B．试管内溶液变红
C．气球a被吹大 D．U形管水位dc。
例3 某课外活动小组设计了下列装置，验证二氧化碳跟过氧化钠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________(填序号)。
a．饱和NaHCO3溶液 b．饱和Na2CO3溶液 c．浓H2SO4
(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，打开分液漏斗活塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处。
步骤2：打开弹簧夹K1，关闭K2，打开分液漏斗活塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处。
(4)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_____________。
(5)过氧化钠跟二氧化碳反应的化学方程式是______________________。
(实验反思)
(6)有同学提出质疑：“上述实验不足以证明有水存在时过氧化钠跟二氧化碳发生了化学反应。”其理由是______。
(7)需要补充的实验操作是：取⑤中反应后的少量固体，______。
【答案】(1)CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
(2)a
(3)浓硫酸
(4)步骤1中木条不复燃，步骤2中木条复燃
(5)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
(6)气体中有水，水也可与Na2O2反应产生O2使木条复燃
(7)加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清的石灰水中
【解析】①碳酸钙和盐酸反应产生二氧化碳气体，二氧化碳以及挥发出的 HCl和水蒸气进入②；②是装有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶除掉HCl气体；③是装有浓硫酸的洗气瓶用来除掉二氧化碳气体中的水；步骤1：打开弹簧夹K2，关闭K1，打开分液漏斗活塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处，木条不复燃，证明二氧化碳跟过氧化钠不反应；步骤2：打开弹簧夹K1，关闭K2，打开分液漏斗活塞加入盐酸，将带火星的木条放在a处，木条复燃，过氧化钠与水和二氧化碳反应生成氧气。不过此实验有缺陷，步骤二中过氧化钠与水反应也产生氢气，不能证明二氧化碳参与了反应，必须检测固体产物中是否有碳酸钠生成。
(1)装置①碳酸钙和盐酸反应产生二氧化碳气体，离子方程式是CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑；
正确答案：CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。
(2)装置②是装有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶除掉HCl气体；
正确答案：a。
(3)装置③是装有浓硫酸的洗气瓶用来除掉二氧化碳气体中的水；
正确答案：浓硫酸。
(4)步骤1除掉了二氧化碳中的水分，不与过氧化钠反应，所以不复燃；步骤2没有除掉二氧化碳中的水分，与过氧化钠反应生成氧气，所以木条复燃；
正确答案：步骤1中木条不复燃，步骤2中木条复燃。
(5)过氧化钠跟二氧化碳反应的化学方程式是2Na2O2+2CO2 ===2Na2CO3+O2；
正确答案：2Na2O2+2CO2 ===2Na2CO3+O2。
(6)实验缺陷为气体中有水，水也可与Na2O2反应产生O2使木条复燃 ；
正确答案：气体中有水，水也可与Na2O2反应产生O2使木条复燃
(7)根据以上分析可知需要补充的实验操作是：取⑤中反应后的少量固体，加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清的石灰水中，观察是否变浑浊，验证过氧化钠与二氧化碳是否反应生成了碳酸钠；
正确答案：加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清的石灰水中。
【点睛】通过设置实验探究题，让学生进行实验设计，归纳总结出物质变化的条件和影响物质变化的因素，思考解答这类题目时，可以利用控制变量法，通过设计对照实验来完成。第七小题是易错点。
学会了吗
1．下列关于与、反应的叙述正确的是
A．与的反应中，只作还原剂，作氧化剂
B．与的反应中，既作氧化剂又作还原剂
C．与的反应中，消耗1ml，时转移2ml电子
D．与的反应中，生成1ml时转移4ml电子
【答案】B
【解析】A．Na2O2与CO2反应中，只有过氧化钠中O元素的化合价变化，Na2O2既作氧化剂又做还原剂，故A错误；
B.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，只有过氧化钠中O元素的化合价变化，Na2O2既作氧化剂又做还原剂，故B正确；
C．Na2O2与CO2反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，O元素化合价分别由-1价升高为0价、降低为-2价，1ml Na2O2转移1ml电子，故C错误；
D．Na2O2与水反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，O元素化合价分别由-1价升高为0价、降低为-2价，生成1ml时转移2ml电子，故D错误；
故选B。
2．下图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。
注射器1中抽取了100mL CO2，U型管中装有适量小玻璃珠和约1.5g Na2O2粉末。实验开始时，打开K1、K2、K4止水夹，关闭K3止水夹，推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U型管，注射器2活塞缓缓向外移动。下列叙述中不正确的是
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活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50mL，只是因为还含有CO2
D．打开胶塞，立即将带火星的木条伸入U形管中，可验证反应产物之一为氧气
【答案】C
【解析】由实验装置结合实验原理可知，U型管内的玻璃珠并不参与反应，所起的作用除防止过氧化钠粉末被吹走外，增大过氧化钠和二氧化碳气体接触面积使之充分反应；随过氧化钠和二氧化碳的反应生成碳酸钠固体，固体由黄色变化为白色；依据二氧化碳和过氧化钠反应生成氧气的体积减小一半为50mL，但反应是放热反应，温度升高，气体体积增大；依据氧气特征性质是能使带火星的木条复燃证明。A项：二氧化碳气体与过氧化钠粉末的反应，因接触不充分难以完全。玻璃珠可分散过氧化钠，增大其与二氧化碳的接触面积，并防止过氧化钠粉末被吹，A项正确；B项：U形管内淡黄色的过氧化钠粉末与二氧化碳反应生成白色的碳酸钠，B项正确；C项：由2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2知100mLCO2生成50mLO2，缓慢推动注射器1的活塞时，二氧化碳将U形管中原有的空气推到注射器2中。由于气固接触不充分，也有未反应的CO2进入注射器2中，另外该反应是放热反应，使反应后气体的温度升高，体积变大，C项错误；D项：反应后会有生成的氧气残留在U形管中，故可打开胶塞，用带火星的木条伸入U形管中检验氧气，D项正确。答案选C。
【点睛】通常实验条件下，化学反应都不可避免地接触空气，空气中氮气性质稳定，通常不参与反应，但氧气、少量的二氧化碳和水，经常参与反应，对实验造成干扰。
3．根据如图转化关系以及实验现象填写空白。
（1）固体X是___________(填写化学式)。
（2）反应①的化学方程式是___________。
（3）反应④的离子方程式是___________。
【答案】Na2O2 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
【分析】金属单质燃烧生成淡黄色固体X，X是Na2O2，B是O2，金属单质是Na；Na2O2和气体反应生成氧气和固体Y，该气体是CO2，Y是Na2CO3；碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，所以白沉淀是CaCO3，得到NaOH溶液，CaCO3与HCl反应产生CO2气体、CaCl2、H2O，以此解答该题。
【解析】（1）通过以上分析知，固体X是Na2O2；
（2）过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为：2 Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；
（3）碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，根据物质拆分原则，结合原子守恒、电荷守恒，可得该反应的离子方程式为：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O。
物质
氧化钠(Na2O)
过氧化钠(Na2O2)
组成
Na+与O2−以2∶1 形成化合物
Na+与 QUOTE (过氧根离子)以2∶1形成化合物
色态
白色固体
淡黄色固体
所属类别
碱性氧化物
过氧化物
氧元素化合价
﹣2(最低价态)
﹣1(中间价态)
生成条件
在空气中(缓慢氧化)
加热或点燃
化学
性质
与H2O反应
Na2O+H2O===2NaOH
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
与CO2反应
Na2O+CO2===Na2CO3
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
与酸反应
Na2O+2HCl===2NaCl+H2O
2Na2O2 + 4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑
氧化性
较弱
较强
主要用途
强氧化剂、漂白剂、供氧剂
保存
干燥、封闭
干燥、封闭