解析过氧化钠与水、二氧化碳反应的“四大规律”

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解析过氧化钠与水、二氧化碳反应的“四大规律”

解析过氧化钠与水、二氧化碳反应的“四大规律”

过氧化钠是一种淡黄色固体，结构中存在“—O—O—”，具有过氧化物的性质，可以与二氧化碳、水发生反应。由于在反应过程中涉及固体质量、气体体积的变化及产物的判断等问题，再加上试题考查角度灵活多变，题型多样，因此也就成了学习的难点和高考的热点，下面就过氧化钠与水、二氧化碳的反应特点进行剖析，以便使同学们在学习中能够轻松突破该知识点。

规律一 分子组成符合(CO)n(H2)m形式的物质与Na2O2反应的增重问题 过氧化钠在一定条件下可以与二氧化碳、水发生反应，反应的方程式分别为： 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ① 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ ②

在上述两个反应中，对Na2O2而言，根据原子守恒，在反应①中Na2O2增加的质量实际上是2CO2~O2即2 mol CO的质量，根据1 mol Na2O2~1 mol CO，其结果可看作：Na2O2+CO=Na2CO3。在反应②中Na2O2增加的质量实际上是H2O中H的质量；根据2 mol Na2O2~4 mol H，其结果可看作：Na2O2+H2=2NaOH。

根据上述分析，可以得出以下结论：

1.CO或H2的燃烧产物CO2或H2O通过Na2O2，可以看成CO或H2直接与Na2O2反应，所以固体质量的增加值就是参加反应的CO或H2的质量。

2.凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质，w g该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后，Na2O2固体增加的质量必为w g。

中学阶段常见的符合这一关系的物质为①无机物：H2、CO及H2和CO的混合气体。②有机物：CH3OH、HCHO、CH3COOH、HCOOCH3、CH3CH(OH)COOH(乳酸)、C6H12O6(葡萄糖)等。

【调研1】取a g某物质在氧气中完全燃烧，将其产物与足量过氧化钠固体完全反应，反应后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

A．H2 B．CO C．C6H12O6 D．C12H22O11

【解析】A项和B项中的H2、CO可以看作直接和Na2O2反应，增加的质量等于气体的质量，符合题意。C项中葡萄糖的分子式可写为(CO)6(H2)6，将a g葡萄糖燃烧后的产物与足量过氧化钠反应，反应后固体增加的质量也等于葡萄糖的质量a g， C项正确。D项中物质C12H22O11只能改写成(CO) 11 (C)(H2)11，所以不满足增加a g的结果，D项错误。答案：D

规律二 Na2O2与CO2、H2O(g)反应的差量问题

1.CO2、H2O(g)与过量的Na2O2反应，所得O2的体积为相同状况下CO2、H2O(g)体积的一半。

2.将Na2O2粉末加入H2O(l)中，根据反应：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，会发现加入2 mol Na2O2出来1 mol O2，相当于直接加入2 mol Na2O，即液体增加的质量等于同“物质的量”的Na2O的质量。

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根据CO2或H2O与Na2O2反应的化学方程式，利用质量差量或体积差量进行计算，可以简化运算过程，减少出错几率，提高做题速度。

【调研2】（2011·上海卷）过氧化钠可作为氧气的来源。常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后，若固体质量增加了28 g，反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)

二氧化碳 A 1 mol B 22.4 L C D

碳酸钠

1 mol 106 g 106 g

转移的电子

NA 1 mol 2NA

【解析】根据反应：2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2，设有x g过氧化钠参加反应，则：

2Na2O2 ＋2CO2 ＝2Na2CO3 ＋O2 △m

156 88 212 32 212 -156＝56

x g 28 g

156g/56g= x g/28，解之得：x=78，即有1 mol CO2参加反应，生成1 mol Na2CO3。

根据反应可知转移的电子数为NA，A、C项正确。常温常压下1 mol CO2

的体积不是22.4 L，故B项错误。在反应中有106 gNa2CO3参加反应，转移的电子数为NA，D项错.答案：AC

规律三 Na2O2与CO2、H2O(g)反应的先后问题

Na2O2与H2O（g）、CO2的混合物反应时，应看成Na2O2先吸收CO2生成Na2CO3，然后再吸收H2O（g）生成NaOH。

【调研3】 将m mol的NaHCO3和n mol的Na2O2固体混合物置于密闭容器中加热到250℃，使其充分反应，最终生成的气体和剩余固体混合物均由两种物质组成，试完成下列问题。

⑴最终生成的气体由什么组成？ ⑵分析m/n的数值范围及固体成分。

【解析】 首先发生反应：

,生成的CO2和H2O的物

质的量n(CO2)=n(H2O)= m/2 mol。产生的CO2和水蒸气再与过氧化钠反应；当Na2O2与CO2和H2O（g）的混合气体反应时，先与CO2反应，再与H2O（g）反应。即：2Na2O2＋2CO2＝2Na2CO3＋O2 ①、2Na2O2+2H2O(g)=4NaOH+O2↑ ②。当m/n≥2时，只发生反应①，生成的固体为Na2CO3，生成的气体为O2和H2O(g)；当1＜m/n＜2时，发生反应①和②，但H2O(g)只消耗一部分，最后固体为Na2CO3和NaOH，气体为O2和H2O(g)；当1=m/n时，反应①和②恰好完全进行，剩余固体为Na2CO3和NaOH，气体为O2；当m/n＜1时，发生反应①和②后，剩余Na2O2，最后剩余固体为Na2O2、Na2CO3和NaOH，气体为O2。题目

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要求最后生成的气体和残余固体混合物均由两种物质组成，即1＜m/n＜2，分解生成的CO2气体已全部与Na2O2反应消耗尽， H2O（g）部分消耗，故最后生成气体为H2O(g)和O2。

【答案】⑴H2O(g)、O2 ⑵1＜m/n＜2 Na2CO3、NaOH 规律四 Na2O2与CO2和H2O(g)混合物反应的产物判断

根据反应方程式：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，结合反应的先后顺序：CO2先反应，H2O后反应，可以推知反应后，固体产物的成分：

①当n(CO2)≥n(Na2O2)，固体产物为Na2CO3；②当n(CO2)＜n(Na2O2)，固体产物为Na2CO3和NaOH。

在学习中一定要深入思考，总结规律，灵活掌握知识间的内在联系，把握反应的实质，巧妙运用反应的关系，才能优化解题过程，减化中间步骤，减少出错机率。

【调研4】 将O2、CH4、Na2O2放入密闭容器中，在150 ℃条件下用电火花引发反应后，恰好完全反应后，容器中的压强为零，由此得出混合物中O2、CH4、Na2O2的物质的量之比为

A．1︰1︰1 B．2︰2︰6 C．1︰2︰6 D．无法确定

解析：由题意知，三种物质完全反应后压强为零，说明最终生成Na2CO3和NaOH。根据凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质的混合物与足量过氧化钠反应，固体Na2O2增加的质量等于该混合物的质量的规律，要使O2和CH4的组成符合(CO)n(H2)m的形式，则必须有n(O2) ︰n(CH4)=1︰2。假设1 mol O2、2 mol CH4与n mol Na2O2反应：2CH4+O2+Na2O2→Na2CO3+NaOH，然后由氢守恒确定NaOH的物质的量为8 mol，由碳原子守恒确定Na2CO3的物质的量为2 mol，最后求出O2的物质的量为1 mol，即可得出下列反应方程式：2CH4+O2+6Na2O2=2Na2CO3+8NaOH，即C项正确。答案：C



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