高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 钠及其化合物学案及答案

课时2　氧化钠和过氧化钠

一、Na2O的性质

Na2O为白色固体，是一种碱性氧化物。具有下列性质与转化：

写出上述转化的化学方程式

①Na2O＋H2O===2NaOH，②Na2O＋CO2===Na2CO3，③Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O。

二、Na2O2的性质与应用

Na2O2是淡黄色粉末状固体，是一种氧化物，其中氧的化合价为－1价。

1．Na2O2与H2O反应

(1)实验操作

(2)实验现象与结论：①产生大量气泡，带火星的木条放置管口能复燃，说明生成O2。

②试管外壁发热，说明反应放热。

③用pH试纸检验溶液，试纸变为蓝色，说明生成碱。

(3)化学方程式：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。

2．Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，故Na2O2可在呼吸面具或潜水艇中作O2的来源，作供氧剂。

　(1)有的同学认为Na2O与Na2O2都是碱性氧化物，你同意这种观点吗？

[提示]　不同意。Na2O2不是碱性氧化物，碱性氧化物是指能与酸反应只生成盐和水的氧化物，Na2O2与盐酸反应时不仅生成NaCl和水，还会有氧气生成，故不属于碱性氧化物。

(2)结合Na2O2的性质思考实验室中应该如何保存Na2O2?

[提示]　Na2O2能够与空气中的CO2和H2O反应，应该密封保存。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)Na2O与Na2O2均为碱性氧化物。 (　　)

(2)Na2O与Na2O2中氧的化合价分别为－2和－1。 (　　)

(3)Na2O与Na2O2和水反应均为化合反应。 (　　)

(4)Na2O2与CO2反应时，CO2作还原剂。  (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．下列对于Na2O、Na2O2的比较，正确的一项是(　　)

A．Na2O2、Na2O都是钠的氧化物，都是白色固体

B．Na2O、Na2O2与水反应均只生成NaOH

C．Na2O2在和H2O的反应中既是氧化剂又是还原剂

D．Na2O2、Na2O均可作供氧剂

[答案]　C　

3．在呼吸面具和潜水艇中，过滤空气的最佳物质是(　　)

A．NaOH　  B．Na2O2　　　C．Na　　　D．Al

B　[Na2O2能与空气中的水蒸气、CO2反应，产生氧气，因此Na2O2是过滤空气的最佳物质。]

向盛有少量Na2O2的试管中加水，现象是________，向反应后溶液中加2滴酚酞试液现象是________。

[答案]　有气泡生成　先变红又褪色

1．氧化钠和过氧化钠的比较

2.探究Na2O2与H2O反应原理

Na2O2与水的反应是比较特殊的氧化还原反应，实质上可以分成两个过程：

①Na2O2＋2H2O===2NaOH＋H2O2

②2H2O2===2H2O＋O2↑

①×2＋②得

故Na2O2与水反应的溶液中加入酚酞溶液时，溶液先变红后褪色。

3．Na2O2强氧化性的表现

1．下列叙述中正确的是(　　)

A．过氧化钠是淡黄色固体，久置于空气中变成白色氢氧化钠固体

B．过氧化钠中阴、阳离子比例为1∶2

C．用过氧化钠漂白织物、麦秆等日久又逐渐变成黄色

D．Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物

B　[过氧化钠久置于空气中变成白色碳酸钠固体，A错误；过氧化钠漂白是由于它的氧化性将有色物质永久漂白，C错误；碱性氧化物与酸反应生成盐和水，Na2O2与酸反应生成盐、水和氧气，不是碱性氧化物，属于过氧化物，D错误。]

2．Na2O2具有强氧化性，可用作漂白剂。下列有关Na2O2说法正确的是(　　)

A．Na2O2遇到湿润的紫色石蕊试纸后，石蕊试纸最终变成蓝色

B．过氧化钠沾到红色鲜花上，鲜花无变化

C．将Na2O2投入CuCl2溶液中有蓝色沉淀及气泡产生

D．向饱和烧碱溶液中加入2 g Na2O2，充分反应后，溶液中Na＋的数目不变

C　[Na2O2遇湿润的紫色石蕊试纸，它最终能氧化石蕊使其褪色，A项错误；过氧化钠沾到红色鲜花上，鲜花将褪色，B项错误；将Na2O2投入CuCl2溶液中，Na2O2先与水反应生成NaOH与O2，NaOH再与CuCl2反应生成Cu(OH)2沉淀，C项正确；Na2O2与水反应时能放出大量的热，使溶液温度升高，NaOH溶解度增大，导致溶液中Na＋的数目增大，D项错误。]

1．反应原理

2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2            Ⅰ

2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑       Ⅱ

2．探究的四个角度

(1)分子个数角度

无论是CO2或H2O的单一物质还是两者的混合物，通过足量的Na2O2时，生成O2的个数与CO2或H2O的个数之比均为1∶2。

(2)电子转移角度

当Na2O2与CO2、H2O反应时，每生成1个O2，转移2个电子，且在反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂，CO2、H2O既不是氧化剂又不是还原剂。

(3)质量变化角度

分析反应Ⅰ和Ⅱ的化学方程式，可得下列关系式：

Na2O2Na2CO3(组成相当于Na2O2·CO)

Na2O22NaOH(组成相当于Na2O2·H2)。

①发生反应Ⅰ时，固体增加的质量等于与CO2等个数的CO的质量。

②发生反应Ⅱ时，固体增加的质量等于与H2O等个数的H2的质量。

(4)反应的先后角度

一定量的Na2O2与一定量CO2和H2O(g)的混合物的反应，可视为Na2O2先与CO2反应，待CO2反应完全后，Na2O2再与H2O(g)发生反应。

3．对于反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，下列说法中正确的是(　　)

A．Na2O2是氧化剂，H2O是还原剂

B．当2分子H2O参加反应时，生成1分子O2

C．当生成1分子O2时，转移的电子数为4

D．每有18 g H2O与足量Na2O2反应，则固体增重4 g

B　[反应中，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，A错误；当生成1分子O2时，转移电子数为2，C错误；当18 g H2O参加反应时，增重2 g，D错误。]

4．将10 g H2与CO的混合气体充分燃烧，将生成的气体通入足量Na2O2粉末，完全被吸收，则固体粉末增重的质量为________g。

[解析]　H2、CO燃烧生成的H2O和CO2被Na2O2吸收，增重的质量为H2、CO的质量。

[答案]　10

素材1　某同学设计了一个“滴水点火，水火相容”的魔术实验，他用脱脂棉包住一些过氧化钠粉末放在石棉网上，向脱脂棉上滴几滴蒸馏水，结果脱脂棉竟然剧烈燃烧起来。

问题探究：(1)该实验的反应原理是什么？写出化学方程式。

(2)脱脂棉剧烈燃烧的原因是什么？

(3)若向用脱脂棉包住一些Na2O2粉末中用导管吹气，脱脂棉也燃烧，涉及的反应原理是什么？写出化学方程式。

[答案]　(1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

(2)反应放热和生成O2，使脱脂棉在O2中达到着火点而燃烧

(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

素材2　球形干燥管A中为块状CaCO3，B中为淡黄色粉末，C中为固体CaCl2，并将A、B、C按如图所示连接，当打开活塞(Ⅰ)(Ⅱ)时，D中蜡烛火焰明亮；打开活塞(Ⅰ)(Ⅲ)时，D中蜡烛火焰熄灭；关闭活塞(Ⅰ)时，A中反应自行停止。

问题探究：(1)写出A中反应的离子方程式。

(2)打开活塞(Ⅰ)(Ⅱ)时，D中蜡烛火焰明亮的原因是什么？

(3)打开活塞(Ⅰ)(Ⅲ)时，D中蜡烛熄灭的原因是什么？

[答案]　(1)CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O

(2)A中产生的CO2与Na2O2反应生成了O2

(3)干燥CO2使蜡烛火焰熄灭

通过素材1中脱脂棉燃烧实验和素材2中实验装置的探究，培养学生“实验探究与创新意识”的核心素养。

1．下列是对Na2O2和Na2O性质异同点的有关叙述，其中错误的是(　　)

A. Na2O2和Na2O长期置于空气中，最终产物相同

B．Na2O2和Na2O都能与CO2、H2O发生反应

C．Na2O2和Na2O分别与H2O反应都有NaOH生成

D．Na2O2与Na2O中阴阳离子个数比不同

D　[过氧化钠和氧化钠长期置于空气中最终产物都为碳酸钠， A正确； Na2O2和Na2O都能与CO2、H2O发生反应， B正确；过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气，氧化钠和水反应生成氢氧化钠， C正确；Na2O2与Na2O中阴、阳离子个数比均为1∶2，D错误。]

2．向紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，振荡，正确的叙述是(　　)

A．最后溶液变蓝色  

B．溶液先变蓝色最后褪色

C．溶液仍为紫色

D．因为Na2O2与石蕊发生氧化还原反应而无气泡产生

B　[氧化还原反应是一个比较慢的过程，而酸碱之间的反应较快。紫色石蕊溶液中加入过量Na2O2粉末，首先会与水反应生成NaOH和O2，生成的NaOH使紫色石蕊溶液变蓝色；由于过氧化钠过量，且有强氧化性，溶液最终变为无色。]

3．下列关于钠的氧化物的叙述正确的是(　　)

A．Na2O2是白色固体，和冷水作用得到O2和NaOH

B．Na2O2与水的反应中，氧化剂是Na2O2，还原剂是水

C．Na2O不稳定，能继续被O2氧化生成Na2O2

D．Na2O2与水反应时生成2个O2时电子转移的数目为2个

C　[A中，Na2O2是淡黄色固体；B中，在Na2O2与H2O的反应中，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂；D中，Na2O2与水反应生成2个O2时电子转移的数目为4个。]

4．(素养题)如图所示，试管b中盛有水，气球a中盛有干燥的Na2O2粉末，U形管中注有浅红色的水。将气球用橡皮绳紧紧地系在试管口。实验时将气球中的Na2O2抖落到试管b的水中，将发生的现象是(　　)

A．U形管内浅红色的水褪色

B．试管内溶液变红

C．气球a被吹大

D．U形管内的水位：c高于d

C　[U形管内浅红色的水不会褪色，A项错误；因为试管中没有滴入酚酞溶液，故试管内溶液不会变红，B项错误；Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2，O2使气球鼓起，C项正确；因为Na2O2与H2O反应放热，故U形管内的液面c低于d，D项错误。]

5．如下图所示A是固体金属单质，燃烧时火焰呈黄色。

(1)写出下列转化的化学方程式。

A→B_______________________________________________；

B→C_______________________________________________。

(2)分别列举物质A、B的一种主要用途。

[解析]　由A的信息可知，它是金属钠。结合物质转化关系图分析可知，有关化学反应为：A→B：2Na＋O2Na2O2；B→C：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；A→C：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；B→D：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2；C→D：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O。金属钠的用途除了可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼，还可用于制作钠钾合金作原子反应堆的导热剂等，只要答对一项即可；过氧化钠的用途除了可用于呼吸面具里的供氧剂，还可用作漂白剂等，只要答对一项即可。

[答案]　(1)2Na＋O2Na2O2　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

(2)钠可用于钛、锆、铌、钽等金属的冶炼(只要回答合理即可)

Na2O2可用于呼吸面具里的供氧剂(只要回答合理即可)