過氧化鈉探究題解題技巧

文章編號：1005－6629(2008)01－0063－03中圖分類號：G632.479 文獻標識碼：B

Na2O2是高考的熱點物質，有關Na2O2的實驗探究題有一定的典型性，應當引起同學們的重視，現(xiàn)例說這類題的解題技巧。

1 Na2O2與二氧化硫反應探究

例1.有兩個實驗小組的同學為探究過氧化鈉與二氧化硫的反應，都用如下圖所示的裝置進行實驗。通入SO2氣體將帶余燼的木條插入試管C中，木條復燃。

請回答下列問題：

(1)第1小組同學認為Na2O2與SO2反應類似于Na2O2與CO2反應。如果此觀點正確，則反應的化學方程式是___________。

(2)請設計一種實驗方案證明Na2O2與SO2反應生成的白色固體中含有第1小組同學認為的成分。

(3)第2小組同學猜想Na2O2與SO2反應應該還有另一種含氧酸鹽(A)生成。這鹽的化學式是_____________，該組同學猜想的依據(jù)是_______。為檢驗是否有鹽(A)生成，他們設計了如下方案：

上述方案是否合理？____。請簡要說明兩點理由：①____________；②___________。

［方法技巧］

本題旨在考查Na2O2與酸性氧化物反應的規(guī)律及Na2O2的強氧化性。(1)題中隱含信息為“類似于Na2O2與CO2反應”，如何把握“類似”很關鍵。Na2O2與CO2反應屬Na2O2的自身氧化還原反應，CO2只是轉化成對應的鹽Na2CO3。故SO2對應的鹽應為Na2SO3，既然反應“類似”，且題中有“木條復燃”的情景，產(chǎn)物必為Na2SO3和O2。如果將產(chǎn)物定為Na2SO4，則SO2成為還原劑，就不是Na2O2的自身氧化還原，從本質上講就不“類似”了。而且Na2O2僅作氧化劑不生成O2，“木條復然”更不好解釋。

(2)屬離子鑒定題，不是“從幾種物質中鑒別出哪一種是Na2SO3”的鑒別題，故要用特征反應(加酸產(chǎn)生的氣體能使品紅溶液褪色)。(3)中確定鹽(A)的信息很隱蔽，被巧妙地安排在第2小組同學設計的“方案”中。閱讀“方案”后會發(fā)現(xiàn)“方案”的目的是想說明固體產(chǎn)物中含SO42-離子，由此目的確定鹽(A)為Na2SO4。因為從SO2→Na2SO4，SO2做還原劑，Na2O2必為氧化劑，所以該組同學的猜想依據(jù)是SO2有強還原性和Na2O2有強氧化性。最后的“兩點理由”不容易答全(稀HNO3易使白色BaSO3沉淀氧化從“方案”中容易發(fā)現(xiàn)，另一點理由就難找了)，但只要思考方向正確也不難：這里無非是尋找鑒定SO32-存在的干擾因素，受“稀硝酸”強氧化性的啟發(fā)，圍繞“還可能存在何種有強氧化性的物質？”思路進行仔細排查，可得到如果反應裝置B中Na2O2過量，它將會氧化Na2SO3。

2Na2O2與水反應的探究

例2.高一教材中有一個演示實驗：用脫脂棉包住約0.2g過氧化鈉粉末，置于石棉網(wǎng)上，往脫脂棉上滴水，可觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來。

(1)由實驗現(xiàn)象所得出的有關Na2O2和H2O反應的結論是：a.有氧氣生成；b._____。Na2O2與H2O反應的離子方程式是：_____。

(2)某研究性學習小組擬用右圖裝置進行實驗，以證明上述結論。

①用以驗證結論a的實驗方法是：_________。

②用以驗證結論b的實驗方法及現(xiàn)象是：____________。

(3)實驗(2)往試管中加水至固體完全溶解且不再有氣泡生成后，取出試管，往試管中滴入酚酞試液，發(fā)現(xiàn)溶液變紅，振蕩后，紅色消褪。對發(fā)生此現(xiàn)象，該小組中同學持有三種觀點：①反應后溶液溫度過高；②反應后溶液濃度過大；③反應后溶液中有H2O2，而H2O2因有強氧化性使酚酞氧化漂白。請你設計簡單實驗方案驗證觀點①②都是錯誤的_________。為進一步確認觀點③的正確性，再設計一個簡單實驗(可選用試劑有：Na2SO3、Na2S、FeSO4)。選用的最佳試劑為___________，實驗現(xiàn)象為__________。

［方法技巧］

(1)有很多同學把Na2O2與水反應的離子方程式誤寫為：2O22-+2H2O=4OH-+O2↑。其實Na2O2固體是在與水接觸后迅速反應，并不是先形成“Na2O2溶液”而存在自由移動的O22-離子。故Na2O2不可寫成Na+和O22-。物質的化學式能否改寫成離子符號是看該物質是否能全部以自由移動離子形式存在；(2)和(3)兩小題主要考查實驗設計能力。(2)中驗證“結論b”的方法雖不惟一，但在不違背“操作簡單，現(xiàn)象明顯”原則的前提下，也要盡量切合題意。仔細觀察圖中裝置構造，發(fā)現(xiàn)導管p與q有區(qū)別，q管開口向下(可設問：向下有什么作用或為什么設計成開口向下？)，如能挖掘出這一“隱含信息”，定會眼前一亮：向下便于使導管插入水中，這樣可根據(jù)插入水中的管口是否有氣泡確定反應是否明顯放熱。(3)中設計出的第一個方案應說明“紅色消褪”不是“溫度過高”或“濃度過大”所致，可用“反證法”(與原影響因素相反)來設計方案，即可讓反應處在低溫環(huán)境(與題中“溫度過高”相反)下進行，或調(diào)整反應物用量：使Na2O2用量減少，水的加入量增加，讓反應后溶液濃度很低(與題中“濃度過大”相反)。對于后一個方案(驗證H2O2的氧化性)既要考慮現(xiàn)象明顯，又要排除干擾因素。如果選用Na2SO3作試劑，若存在H2O2則會發(fā)生如下反應：Na2SO3+H2O2=Na2SO4+H2O，該反應沒有明顯現(xiàn)象，與無H2O2存在在現(xiàn)象上無法區(qū)別；錯選FeSO4的同學認為如果有H2O2存在，會因Fe2+→Fe3+→Fe(OH)3↓而產(chǎn)生紅褐色沉淀，事實上，即使無H2O2存在，F(xiàn)e2+與溶液中的NaOH反應產(chǎn)生的Fe(OH)2也易被空氣氧化成Fe(OH)3， 因此有紅褐色沉淀產(chǎn)生也不足以說明有H2O2存在。

3 Na2O2與二氧化碳反應的探究

例3.“二氧化碳是否在有水存在時才能與過氧化鈉反應？”這個問題實驗室里可通過以下實驗加以證明。

(1)按上圖裝置(固定試管I、II的鐵架臺略)，在干燥的試管III中裝入Na2O2后，在通入CO2之前，應事先用彈簧夾(K1、K2)夾持好，目的是_________。

(2)試管I內(nèi)的試劑X是______時，打開彈簧夾K1、K2并通入二氧化碳，加熱試管III約5min后，將帶火星的木條插入試管II的液面上，可觀察到帶火星的木條不能燃燒，且試管III內(nèi)淡黃色粉末沒發(fā)生變化，則所得的結論是___________。

(3)試管I內(nèi)試劑為CO2飽和水溶液時，其他操作同(2)，通過___________的現(xiàn)象可以證明Na2O2與潮濕的CO2能反應且放出O2。

(4)根據(jù)Na2O2的組成與結構并結合H2O2性質，猜想Na218O2與潮濕CO2氣體反應的化學方程式。

［方法技巧］

本題的主題是驗證水分的存在對Na2O2與CO2反應的促進作用。驗證干燥CO2與Na2O2能否反應，當然要在反應前“防水”，而且題干強調(diào)“干燥的試管中”裝入Na2O2，說明實驗前要杜絕水分，由此知(1)的目的是防止Na2O2吸濕。解答第(4)題的關鍵是挖掘、加工題干的兩條隱藏信息。

信息的挖掘：“Na2O2組成與結構”——由Na+和O22-構成；“H2O2性質”——極弱酸性。信息加工：H2O2對應的“鹽”為Na2O2，H2CO3(CO2+H2O)對應鹽為Na2CO3。由于H2O2酸性遠弱于H2CO3，因此Na2O2易與CO2、H2O發(fā)生復分解反應，反應式為：Na218O2+H2O+CO2=Na2CO3+H218O2

2H218O2=2H218O+18O2↑

4 Na2O2生成的探究

例4.鈉在空氣中燃燒(下圖)生成的固體產(chǎn)物中除有黃色粉末外，還有黑色固體物質——炭。

(1)請假設黑色固體物質可能產(chǎn)生的原因是：

假設①_______________

假設②_______________

假設③_______________

(2)為確認以上其中一種假設的正誤，某同學進行如下推斷：由于金屬鈉與氧的結合能力比碳強，因此黑色炭可能是二氧化碳與金屬發(fā)生置換反應的產(chǎn)物。該同學設計實驗如下：

將打孔器鉆一段金屬鈉，取中間一小塊鈉放在充滿二氧化碳氣體的試管(右上圖)中加熱，觀察到鈉燃燒發(fā)出黃色火焰，并有黃色固體和黑色固體生成，生成的黃色固體立即變成白色。請回答下列問題：

①用打孔器這種方法制取金屬鈉的目的是_______________；

②產(chǎn)生以上反應的化學方程式可能為：______________。

［方法技巧］

第(1)題雖開放性大，但有明顯的突破口——炭。由于反應前后元素種類不變，因此尋找黑色固體產(chǎn)生的可能原因實質上就是逐一排查碳元素的可能來源。因鈉保存于煤油中，故鈉塊表面殘留的煤油發(fā)生不完全燃燒是原因之一；實驗用到燃料酒精，酒精中含碳元素，也可能發(fā)生不完全燃燒；鈉在燃燒過程中，能與空氣中的CO2和酒精燃燒產(chǎn)生的CO2接觸，并使之還原成單質炭。第(2)題涉及實驗驗證，排除外界因素的干擾應屬正常思維，故第①小問的“目的”顯然是為了取得純凈的鈉；第②小問屬邏輯推理題，難點是在判斷“白色”物質究竟是什么？根據(jù)題中信息(黃色固體→白色)確認白色物質由Na2O2轉化而成，又由解決第(1)題思維方法(反應前后元素種類不變)推理：體系中無H2O參加→產(chǎn)物中無氫元素→否定NaOH和NaHCO3→白色物質可能為Na2CO3或Na2O。至此，反應物和生成物都已推出。值得注意的是，許多同學容易“漏解”，原因是沒認真審題。如果對題中的“以上現(xiàn)象”重新逐一排查，就不會漏寫反應式：2Na+CO2 C+Na2O2(生成黃色和黑色固體)；2Na+CO2 C+Na2O2或Na2O2+2Na

2Na2O黃色固體變白。

以上四例告訴我們：解答“探究型”綜合題的關鍵是注重題干中“隱藏信息”的發(fā)現(xiàn)、挖掘與加工，平時應加強讀題能力的培養(yǎng)以期提高審題能力，使解答要點切題對位。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>