过氧化钠――高考实验题中永恒的亮点

文章编号：1005－6629(2008)04－0065－03中图分类号：424.74 文献标识码：B

过氧化钠(Na2O2)是中学化学中的一个重要化合物， 也是历年高考氧化还原反应、化学实验、化学计算考查的热点，尤其成为综合实验题中的亮点。过氧化钠的化学性质主要是与二氧化碳、水的反应：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，本文结合几例高考实验题，品味Na2O2性质的作用和重要性。

例1(1994・全国・29)现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样， 请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na2O2试样的纯度(可供选择的反应物只有CaCO3固体，6mol/L盐酸和蒸馏水)。

请填写下列空白：

(1)写出实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式____________。

(2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号)______。

(3)所选用装置的连接顺序应是(填各接口的字母；连接胶管省略)_____。

解析：本题是利用提供的药品和装置，考查学生的实验设计能力。实验的目的是设计的前提，Na2O2的性质是设计的依据，准确分析各部分装置的作用和使用方法是作答的关键。Na2O2发生的反应有：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，选用任何一个反应，都可以通过测定O2的体积来求得Na2O2试样的纯度，故可有两种方案；

方案1：

(1)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2

Na2O+H2O=2NaOH

(2) ⑤①④

(3) (G)接(A)(B)接(F)

方案2：

(1)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

Na2O+CO2=Na2CO3

(2) ⑤②⑥⑦①④

(3) (G)接(D)(C)接(H)(I)[或(I)(H)]接(J)(K)[或(K)(J)]接(A)(B)接(F)

题目要求最简单的实验，依据实验设计的简约性原则，应该选用方案1。

例2(2004・上海・26)某种含有少量氧化钠的过氧化钠试样(已知试样质量为1.56g、锥形瓶和水的质量为190.720g)，利用下图装置测定混合物中Na2O2的质量分数，每隔相同时间读得电子天平的数据如表：

(1)写出Na2O2和H2O反应的化学方程式_______________________________________。

(2)计算过氧化钠质量分数时，必需的数据是_______________________________________。

不必作第6次读数的原因是____________。

(3)测定上述样品(1.560g)中Na2O2质量分数的另一种方案，其操作流程如下：

①操作II的名称是______________________

②需直接测定的物理量是________________

③测定过程中需要的仪器有电子天平、蒸发皿、酒精灯，还需要_____、______(固定、夹持仪器除外)

④在转移溶液时，如溶液转移不完全，则Na2O2质量分数的测定结果____。

(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)

解析：本题为定量实验方案的考查，涉及实验目的、原理、用品、步骤、数据处理、问题讨论等多个方面，测试考生的观察能力、分析推理能力及发散思维能力。

第一种方案的原理是测定反应前后的质量差，2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2，该实验前后的质量差是产生O2的质量，继而求出Na2O2的质量和Na2O2的质量分数，根据原理和数据的变化趋势就不难回答(2)必需的数据了。

第二种方案实际上是用Na2O、Na2O2均与HCl生成NaCl，蒸发结晶后称量NaCl的质量。可以设样品中Na2O、Na2O2的物质的量分别为xmol、ymol，最后称量NaCl的质量为ag，利用守恒法可得：

62g・mol-1x+78g・mol-1y=1.560g58.5g・mol-1(2x+2y)=ag

整理后：8y/31=1.56/62-a/117，若溶液转移不完全，则导致a偏小，y偏大，即Na2O2的质量分数偏大。

答案：(1)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2

(2)试样质量，锥形瓶加水的质量，第5次(或第4次)读数(或用具体数值表示)；锥形瓶内溶液质量已达恒重。

(3)①蒸发②NaCl的质量③烧杯、玻璃棒 ④偏大

例3(2005・江苏・20)有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验。通入SO2气体，将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。

请回答下列问题：

(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2，该反应的化学方程式是：_____。

(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3_______。

(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外，还有Na2SO4生成。为检验是否有Na2SO4生成，他们设计了如下方案：

上述方案是否合理？_____请简要说明两点理由：

①___________________________________；

②___________________________________。

解析：本题以Na2O2与SO2的反应为载体，考查实验方案的设计与评价。围绕Na2O2与SO2反应生成Na2SO3还是Na2SO4，采用假设―设计方案―验证―结论的考查程序，解题过程实际上也是一次科学思维方法的训练过程；评价方案时考虑到硝酸和Na2O2的氧化性就不难判断方案的不合理性。

答案：(1)2Na2O2+2SO2 2Na2SO3+O2

(2)取白色固体，加稀硫酸，产生能使品红溶液褪色的气体。

(3)不合理：稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡；如果反应后的固体还残留Na2O2，它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根。

例4(2006・全国・28)在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。

(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：_________________________。

(2)填写表中空格：

(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：_________________________________。

(4)试管F中收集满气体后，下一步实验操作是：_________________________________。

解析：本实验是以Na2O2的性质为载体，考查气体的制备、净化、检验及安全实验等基本操作。结合实验目的和Na2O2的性质；吸收CO2产生O2。证明Na2O2作供氧剂，各部分装置及所加试剂的作用，装置A制取CO2，装置E收集O2并验证。由于CaCO3和稀HCl制取CO2时会挥发出HCl，B中的饱和NaHCO3溶液用来吸收HCl，C中Na2O2与CO2、H2O反应，多余的CO2在D中除去，选择药品NaOH。

答案：(1)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

(2)

(3)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

(4)把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管。将带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气。

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