過氧化鈉與水\\二氧化碳反應的實驗探究

文章編號:1005-6629(2010)08-0011-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:C

中學階段，就過氧化鈉化學性質學習，主要設計了過氧化鈉與水、二氧化碳反應的實驗，通過實驗現象說明:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑， 并表述該兩反應屬于氧化還原反應。但在用雙線橋法表示電子轉移時，卻用2Na2O2+4H2O=4NaOH+O2↑+2H2O， 并在部分習題中表述過氧化鈉與干燥的二氧化碳不發生化學反應。由此便存在課堂講授內容與實際運用之間的知識“矛盾”，也使學生云里霧里的繞不清。

鑒于此，有必要進行過氧化鈉與水、二氧化碳反應的實驗探究，使學生掌握它們反應的實質，并正確理解和表述實驗現象。

1 過氧化鈉與水反應的實驗探究

1.1 實驗設計

1.1.1實驗原理

1.1.1.1測量不同溫度下Na2O2與H2O反應生成O2的量

由于過氧化鈉與水反應是放熱反應和過氧化氫受熱分解產生氧氣，因此控制溫度，測量反應放出氣體的量，從而說明Na2O2與H2O反應生成的O2是中間產物分解而生成的，并不是Na2O2與H2O反應的直接產物。并結合Na2O2與H2O2的結構特點和元素守恒，說明中間產物應是H2O2。

第一步:Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2;

第二步:2H2O2=2H2O+O2↑。

1.1.1.2 重鉻酸鹽檢驗H2O2的存在

低溫度下Na2O2與H2O反應所得溶液，在酸性條件下用重鉻酸鹽可檢驗H2O2的存在。

4H2O2+H2Cr2O7=2CrO(O)2(藍色)+5H2O;

2CrO5+7H2O2+6H+=2Cr3+(綠色)+7O2↑+10H2O

1.1.2 實驗裝置

1.2 實驗操作及現象

1.2.1 測量不同溫度下Na2O2與H2O反應生成O2的量。

(1)按裝置1(見圖1)，將盛有Na2O2固體粉末的試管置于冰水混合物中，低溫下，滴加冷H2O以便控制反應速率，進行Na2O2與H2O反應的實驗，直至Na2O2反應完全，并測量生成氣體的量;

(2)當氣體量不發生變化時，微熱Na2O2與H2O反應所得溶液，繼續測量生成氣體的量;

(3)直至無氣體產生，再用酚酞指示劑檢驗溶液的酸堿性。

1.2.2 重鉻酸鹽檢驗H2O2的存在。

1.2.2.1重鉻酸鹽檢驗低溫下Na2O2與H2O反應所得溶液中H2O2的存在

①按裝置2(見圖2)，將盛有少量Na2O2固體粉末的試管置于冰水混合物中，滴加水，使其緩慢反應，制的低溫度下Na2O2與H2O反應所得溶液;

②向①溶液中滴加過量稀鹽酸，直至溶液呈酸性;

③向②溶液中滴加少量乙醚[CrO(O)2在乙醚溶液能穩定存在];

④邊向③溶液中加重鉻酸鉀(K2Cr2O7)， 邊觀察溶液顏色的變化。

1.2.2.2 重鉻酸鹽檢驗Na2O2與H2O反應微熱后所得溶液中H2O2的存在

①向盛有少量過氧化鈉固體粉末的試管中滴加水，直至無氣體放出(見圖3所示);

②微熱①溶液，直至無氣體放出;

③向②溶液中滴加過量稀鹽酸，直至溶液呈酸性;

④向③溶液中滴加少量乙醚;

⑤邊向④溶液中加重鉻酸鉀(K2Cr2O7)， 邊觀察溶液顏色的變化。

1.3 實驗結論

根據測量不同溫度下Na2O2與H2O反應生成O2的量的實驗，當升高溫度，繼續有O2放出，說明Na2O2與H2O反應先生成了H2O2，H2O2受熱分解繼續放出O2。

根據重鉻酸鹽檢驗不同溫度下Na2O2與H2O反應所得溶液，發現低溫下溶液中存在H2O2，而微熱后的溶液中沒有明顯現象，說明Na2O2與H2O反應生成了H2O2，微熱后H2O2分解成了O2和H2O。

因此，過氧化鈉與水的反應，應正確的表述為:

第一步:Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2;

第二步:2H2O2=2H2O+O2↑。

2 過氧化鈉與二氧化碳反應的實驗探究

2.1 實驗設計

2.1.1實驗原理

運用對比的實驗方法，分別做潮濕的二氧化碳和干燥的二氧化碳與過氧化鈉的實驗，分別觀察淡黃色粉末的過氧化鈉固體顏色的變化，并檢驗尾氣能否助燃。

潮濕的二氧化碳與過氧化鈉的反應:

先:Na2O2(淡黃色)+2H2O=2NaOH+H2O2;

2H2O2= 2H2O+O2↑;

后:CO2+2NaOH=Na2CO3(白色)+H2O;

干燥的二氧化碳與過氧化鈉的反應:

CO2與Na2O2(淡黃色)不反應，固體粉末顏色不變;

Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2，2H2O2=2H2O+O2↑。

2.1.2 實驗裝置

2.2 實驗操作及現象

2.2.1 潮濕的二氧化碳與過氧化鈉的反應

(1)按裝置4(見圖4)，制備潮濕的CO2;

(2)將潮濕的CO2通入盛有少量淡黃色粉末狀Na2O2的直通管，觀察固體顏色的變化;并觀察尾氣是否助燃。

2.2.2 干燥的二氧化碳與過氧化鈉的反應。

(1)按裝置5，制的干燥的CO2;

(2)將干燥的CO2通入盛有少量淡黃色粉末狀Na2O2的直通管，觀察固體顏色的變化，并觀察尾氣是否助燃;

(3)按圖6所示，取操作(2)后硬質玻璃管中固體物質于試管中，滴加過量的水，用帶火星的木條檢驗是否有氧氣放出;

(4)向操作(3)中試管中滴加2~3滴酚酞，檢驗溶液的酸堿性。

2.3實驗結論

通過做潮濕二氧化碳和干燥二氧化碳分別與過氧化鈉的實驗，不難得出干燥的二氧化碳并不能和過氧化鈉反應，而潮濕的二氧化碳之所以能和過氧化鈉反應，首先是潮濕二氧化碳中的水先于過氧化鈉反應，生成的氫氧化鈉再與酸性氧化物二氧化碳反應。

3總結

文化知識的學習永無止境，對每位學習者來說，最寶貴的是探究的意識和創新的精神，以及從探究學習過程中所獲得心理上的愉悅感。高中階段文化課程學習，應注重學生科學探究意識和社會實踐能力的培養。化學這門以實驗為基礎的自然學科，更應給予學生探究的機會，更應創設學生探究的空間。

參考文獻:

[1]人民教育出版社化學室 編，《全日制普通高級中學教科書 化學》第一冊[M].人教育出版社出版，2003.6(1).

[2]北京師范大學無機化學教研室等 編[M]. 《無機化學》，高等教育出版社出版，1992.5(3).

[3]吳泳主編，《大學化學新體系實驗》[M]. 科學出版社出版，1999.8(1).