高中化学 关于过氧化钠碳酸钠的实验探究与计算Word文档格式.docx

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第一组：

①Na2O2＋CO2　②Na2O2＋SO2

第二组：

③Na2O2＋FeCl3（溶液）　④Na2O2＋FeCl2（溶液）

第三组：

⑤SO2通入品红溶液中，加热　⑥Na2O2加入品红溶液中，加热

第四组：

⑦NaOH溶液滴入紫色石蕊溶液中　⑧Na2O2固体加入紫色石蕊溶液中

（1）若第一组②不产生气体，用化学方程式解释原因：

。

（2）预测第二组中③④的现象是否可能相同。

（3）预测⑤⑥反应中可能产生的现象并分析原因。

（4）预测⑦⑧反应中可能产生的现象并分析原因

答案：

（1）Na2O2＋SO2===Na2SO4

（2）可能相同

（3）⑤溶液红色褪去，加热后又恢复红色；

⑥溶液红色褪去，加热后不能恢复红色。

前者是因为SO2与品红溶液生成的无色物质不稳定，受热易分解；

后者是因为Na2O2具有强氧化性，将品红溶液氧化为无色

（4）⑦溶液变蓝，⑧溶液先变蓝后褪色。

前者是因为NaOH溶液呈碱性，使紫色石蕊溶液变蓝；

后者是因为Na2O2与H2O反应生成NaOH，溶液呈碱性，同时Na2O2又有漂白性

2．

（1）某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠，你认为他的判断合理吗？

，简要说明理由：

（2）该同学无法判断反应中是否有氧气生成，拟使用如图所示装置进行实验（铁架台等装置已略去）

装置中B的作用是，

D的作用是

（3）为确认反应产物，该同学设计了以下实验步骤，你认为应进行的操作按顺序排列是（填字母）。

A．用带火星的细木条靠近干燥管口a，观察细木条是否着火燃烧

B．将C装置中反应后的固体物质溶于适量水配成溶液

C．在配成的溶液中加入用硝酸酸化的硝酸钡溶液，观察是否有沉淀生成

D．在配成的溶液中先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，观察是否有气泡或沉淀生成

（1）合理　由于过氧化钠具有强氧化性，能将＋4价的硫氧化为＋6价的硫而生成硫酸钠

（2）干燥SO2气体，防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应　防止空气中的水蒸气和CO2进入C装置与Na2O2反应生成氧气，同时吸收过量SO2气体，便于氧气的检验和防止污染空气　（3）ABD

（二）过氧化钠与CO2、H2O反应中的计算关系

电子转

移关系

当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n（e－）＝n（Na2O2）＝2n（O2）

气体体积

变化关系

CO2、水蒸气（或两混合气体）通过足量Na2O2时，气体体积的减少量是原来气体体积的

，等于生成氧气的量，即ΔV＝V（O2）＝

V（混合）

固体质量

CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm（CO2）＝28g·

mol－1×

n（CO2），Δm（H2O）＝2g·

n（H2O）

3．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28g，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）（　　）

选项

二氧化碳

碳酸钠

转移的电子数

A

1mol

NA

B

22.4L

C

106g

D

2NA

解析：

选AC　

2mol2mol56g2mol

1mol1mol28g1mol

由上述关系，不难得出A、C项正确；

B项中未指明标准状况，错误。

4．200℃时，11.6gCO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6g，则原混合气体的总物质的量是（　　）

A．0.125mol　　　　　　　B．0.25mol

C．0.5molD．1mol

选C　根据质量守恒定律可知，生成O2的质量为11.6g－3.6g＝8g，n（O2）＝

＝0.25mol，根据Na2O2与H2O（g）、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O（g）的物质的量之和为0.25mol×

2＝0.5mol。

考点二　碳酸钠制备、性质实验探究

（一）侯氏制碱法）

1．制备原料

食盐、氨气、二氧化碳，其中二氧化碳是合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气，反应方程式为C＋H2O（g）

CO＋H2，CO＋H2O（g）

CO2＋H2。

2．工艺流程

3．反应原理

①产生NaHCO3的反应：

NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。

②产生Na2CO3的反应：

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

4．绿色思想

循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。

1．以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图：

则下列叙述错误的是（　　）

A．A气体是CO2，B气体是NH3

B．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异

C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒

D．第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶　

选AD　A项，利用NH3极易溶于水，且水溶液显碱性，可以提高CO2的吸收，因此先通NH3后通CO2，错误；

B项，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，利用了溶解度的差异，正确；

C项，操作Ⅲ是过滤，因此用到玻璃仪器：

烧杯、漏斗、玻璃棒，正确；

D项，晶体是NaHCO3，利用NaHCO3的不稳定性，2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O，错误。

2．侯氏制碱原理：

NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，需经过制取氨气、制取NaHCO3、分离及干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置能达到实验目的的是（　　）

选C　A项，氯化铵不稳定，加热易分解生成氨气和HCl，温度稍低时二者又可化合生成氯化铵；

B项，气体应长管进，短管出；

C项，从溶液中分离固体，可用过滤的方法；

D项，碳酸氢钠不稳定，受热易分解，不能直接加热干燥，且不能在烧杯中加热干燥固体。

（二）碳酸钠质量分数的测定

1．气体法

（1）测定原理：

Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。

依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。

（2）实验操作：

向mg纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为VmL（已折算为标准状况）。

（3）数据处理

纯碱样品中Na2CO3的质量为

mol×

106g·

mol－1＝

g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为

×

100%＝

%。

2．沉淀法

Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。

依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。

先将mg纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为ng。

100%。

3．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数（含少量NaCl），准确称量Wg样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是（　　）

实验方法

实验方案

测量数据

滴定法

将样品配成100mL溶液，取10mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定

消耗盐酸的体积

量气法

将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收

碱石灰增加的质量

重量法

将样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸

减少的质量

将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气

排出水的体积

选A　用酚酞作指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，进而确定样品中Na2CO3的质量分数，A项正确；

测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法，B项错误；

样品中加入足量盐酸，因盐酸的质量未知，无法通过重量法测量Na2CO3的质量，C项错误；

因部分CO2能溶解到水里，与水反应生成H2CO3，故排出水的体积并不是CO2的体积，D项错误。

4．为了测定NaCl、Na2CO3·

10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：

取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。

下列说法中错误的是（　　）

A．①②③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰

B．硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止

C．若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量偏大

D．实验过程中先停止通空气，再停止加热

选CD　根据实验目的和装置的连接顺序可知：

装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气，可以使用碱石灰；

装置②吸收Na2CO3·

10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气，可以使用无水CaCl2；

装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2，使用碱石灰，A项正确；

实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净，避免影响测定结果，硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止，B项正确；

若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则会增加水的质量，使测得Na2CO3·

10H2O和NaHCO3的含量偏高，NaCl的含量偏低，C项错误；

实验过程中一直通入空气，停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收，D项错误。

随堂检测反馈

1．事实上，许多非金属氧化物在一定条件下能与Na2O2反应，且反应极有规律，如Na2O2＋SO2===Na2SO4、2Na2O2＋2SO3===2Na2SO4＋O2。

下列化学方程式中正确的是（　　）

A．2Na2O2＋2N2O4===4NaNO3

B．Na2O2＋2NO2===2NaNO2＋O2

C．2Na2O2＋2N2O3===4NaNO2＋O2

D．2Na2O2＋2Mn2O7===4Na2MnO4＋O2↑

选A　Na2O2具有强氧化性，可与还原性物质发生氧化还原反应能生成高价的氧化产物，N2O4中的N为＋4价，因此和Na2O2反应生成＋5价N，即生成NaNO3，A正确；

Na2O2可把NO2氧化为NaNO3，B错误；

Na2O2可把N2O3氧化为NaNO3，C错误；

化学方程式中原子不守恒，应为2Na2O2＋2Mn2O7===4NaMnO4＋O2↑，D错误。

2．过氧化钾与水的反应类似于过氧化钠与水的反应，其化学方程式为2K2O2＋2H2O===4KOH＋O2↑，当0.5molK

O2与足量H2O完全反应后，下表对生成物O2的叙述中错误的是（　　）

K

O2的质量

O2的叙述

57g

O2的质量为9g

生成标准状况下O2的体积为5.6L

114g

O2的摩尔质量是32g·

mol－1

生成0.5molO2

选CD　反应的化学方程式为2K

O2＋2H2O===2KOH＋2K18OH＋18O2↑，故生成的氧气的摩尔质量是36g·

mol－1，标准状况下生成的氧气的体积为5.6L，其质量为9g，物质的量为0.25mol，故C、D错误，A、B正确。

3.

如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。

下列操作正确的是（　　）

A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰

B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰

C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉

选C　由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2，由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D均错误；

因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，故答案选C。

4．实验室按如下装置测定纯碱（含少量NaCl）的纯度。

下列说法不正确的是（　　）

A．滴入盐酸前，应将装置中含有CO2的空气排尽

B．装置①、④的作用是防止空气中的CO2进入装置③

C．必须在装置②、③间添加盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶

D．反应结束时，应再通入空气将装置②中CO2转移到装置③中

选C　根据实验目的和装置图，实验原理为：

样品与盐酸反应产生的CO2用足量Ba（OH）2溶液吸收，通过测量装置③中产生沉淀的质量计算纯碱的纯度。

A项，为了排除装置中含有CO2的空气对CO2测量的影响，滴入盐酸前，应将装置中含有CO2的空气排尽，正确；

B项，装置①中NaOH溶液的作用是吸收通入的空气中的CO2，防止空气中CO2进入装置③中，装置④的作用是防止外界空气中的CO2进入装置③中，正确；

C项，由于盐酸具有挥发性，反应产生的CO2中混有HCl，若在装置②、③间添加盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，HCl与NaHCO3反应产生CO2，使得测得的CO2偏大，测得纯碱的纯度偏大，错误；

D项，为了保证测量的CO2的准确性，反应结束，应继续通入除去CO2的空气将滞留在装置②中CO2全部转移到装置③中，正确。

[课时跟踪检测]

一、选择题（本题共5小题，每小题有一个或两个选项符合题意）

1．Na2CO3和NaHCO3可作食用碱。

下列用来解释事实的方程式中，不合理的是（　　）

A．Na2CO3溶液可除油污：

CO

＋H2OHCO

＋OH－

B．NaHCO3可作发酵粉：

Na2CO3＋H2O＋CO2↑

C．可用NaOH溶液吸收过量的CO2来制备Na2CO3：

2OH－＋CO2===CO

＋H2O

D．NaHCO3与食醋混用，产生CO2气体：

HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O

选CD　A项，Na2CO3除油污是因为碳酸根能水解生成OH－，正确；

B项，NaHCO3作发酵粉，是因为在加热时能分解成二氧化碳气体，使食品疏松多孔，正确；

C项，NaOH溶液与过量CO2反应生成NaHCO3，错误；

D项，NaHCO3与醋酸反应生成二氧化碳，但是醋酸是弱电解质，在写离子方程式时不能拆开，错误。

2．某实验小组通过下图所示实验探究Na2O2与水的反应：

A．②中的大量气泡主要成分是氢气

B．③中溶液变红，说明有碱性物质生成

C．④中现象可能是由于溶液中含有强氧化性物质造成的

D．⑤中MnO2的主要作用是降低了水中氧气的溶解度

选AD　A项，过氧化钠遇水生成氧气，错误；

B项，酚酞遇碱变红色，正确；

C项，红色褪去可能是含有强氧化性的物质具有漂白性使其褪色，正确；

D项，二氧化锰主要作用是催化剂，错误。

3．实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱和氯化铵溶液，下列有关操作错误的是（　　）

操作

目的

制取氨气将其溶于饱和食盐水

过滤获得碳酸钠晶体

灼烧碳酸氢钠制取碳酸钠

蒸发浓缩氯化铵溶液

选B　A项，用氯化铵和氢氧化钙共热制备氨气，正确；

B项，侯氏制碱法中溶液析出的晶体为碳酸氢钠，过滤获得碳酸氢钠，且过滤时需要玻璃棒引流，错误；

C项，在坩埚中灼烧碳酸氢钠分解制备碳酸钠，正确；

D项，蒸发皿中蒸发浓缩氯化铵溶液，并不断搅拌，正确。

4．某小组设计如图所示装置（夹持装置略去），在实验室模拟侯氏制碱工艺中NaHCO3的制备。

A．③、⑤中可分别盛放饱和食盐水和浓氨水

B．应先向③中通入足量NH3，再通入足量CO2

C．③中反应的离子方程式为NH3＋CO2＋H2O===NH

＋HCO

D．装置①也可用于制H2

选C　本实验利用浓氨水与碱石灰混合制取氨气，所以装置⑤中盛装浓氨水，装置③中盛装饱和食盐水，A项正确；

先通入足量氨气，再通入足量CO2有利于NaHCO3的生成和析出，B项正确；

③中反应的离子方程式为NH3＋CO2＋Na＋＋H2O===NaHCO3↓＋NH

，C项错误；

装置①适合块状不溶于水的固体和液体反应，可以用其制取氢气，D项正确。

5．实验室使用pH传感器来测定Na2CO3和NaHCO3混合物中NaHCO3的含量，称取1.59g样品，溶于水配成250.00mL溶液，取出该溶液25.00mL用0.010mol·

L－1盐酸滴定，得到曲线图。

A．此样品n（NaHCO3）＝（28.1－11.9）×

10－4mol

B．计量点②溶液中大量存在的阴离子是HCO

C．计量点①～②之间发生反应的离子方程式为HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑

D．使用该方法测定Na2CO3和NaOH混合溶液中的NaOH含量，将会得到1个计量点

选BD　A项，向混合溶液中滴加稀盐酸时，发生反应的先后顺序是CO

＋H＋===HCO

、HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑，根据图知，0～11.9mL时发生的反应为CO

、11.9～28.1mL时发生的反应为HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑，11.9mL～28.1mL发生反应的NaHCO3包含原来的和Na2CO3转化的，根据HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑知，样品n（NaHCO3）＝n（HCl）＝（28.1－11.9）×

10－3L×

0.01mol/L×

10＝（28.1－11.9）×

10－4mol，正确；

B项，溶液pH＝4显示酸性，溶液中溶质为NaCl、H2CO3，则计量点②溶液中大量存在的阴离子是Cl－，错误；

C项，计量点①～②之间是NaHCO3和稀盐酸的反应，离子方程式为HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑，正确；

D项，Na2CO3和NaOH混合溶液中滴加稀盐酸，反应先后顺序依次是NaOH、Na2CO3、NaHCO3，所以应该有3个计量点，错误。

二、非选择题（本题共6小题）

6．甲同学将Na2O2分别与H2O和浓盐酸反应，有如下现象：

实验序号

使用药品

Ⅰ

Na2O2、H2O

①试管壁发热；

②有无色无味气体产生

Ⅱ

Na2O2、

浓盐酸

②有刺激性气味的气体产生；

③反应后所得溶液呈浅黄绿色

请回答下列问题：

实验Ⅰ中：

（1）该反应是（填“放热”或“吸热”）反应。

（2）反应的化学方程式是。

（3）证明无色无味气体是氧气的方法是。

实验Ⅱ中：

（4）根据现象②、③，推测生成的气体中可能含有Cl2，产生Cl2的化学方程式是。

（5）若往“浅黄绿色溶液”中加入FeCl3溶液，立即产生与实验Ⅰ相同的气体，原因是

（1）试管壁发热，说明反应是放热反应。

（2）过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。

（3）检验氧气的方法是将带火星的木条放在试管口，木条复燃，则证明是氧气。

（4）有刺激性气味的气体产生，反应后所得溶液呈浅黄绿色，说明生成的气体是氯气，过氧化钠氧化浓盐酸生成氯气，化学方程式为Na2O2＋4HCl（浓）===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O。

（5）随反应的进行，浓盐酸变稀盐酸，而稀盐酸与Na2O2可发生复分解反应生成过氧化氢，所以溶液中存在的过氧化氢在氯化铁催化作用下产生氧气。

（1）放热

（2）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

（3）将带火星的木条放在试管口，木条复燃，则证明是氧气

（4）Na2O2＋4HCl（浓）===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O

（5）浅黄绿色溶液中存在H2O2，加入的FeCl3使H2O2分解速率加快，立即产生氧气

7．Na2O2具有强氧化性，H2具有还原性，某同学根据氧化还原反应的知识推测Na2O2与H2能发生反应。

为了验证此推测结果，该同学设计并进行如下实验。

Ⅰ.实验探究

步骤1：

按如图所示的装置组装仪器（图中夹持仪器已省略）并检查装置的气密性，然后装入药品。

步骤2：

打开K1、K2，在产生的氢气流经装有Na2O2的硬质玻璃管的过程中，未观察到明显现象。

步骤3：

进行必要的实验操作，淡黄色的粉末慢慢变成白色固体，无水硫酸铜未变蓝色。

（1）组装好仪器后，要检查装置的气密性。

简述检查虚线框内装置气密性的方法：

（2）B装置中所盛放的试剂是，其作用是

（3）步骤3中的必要操作为打开K1、K2，（请按正确的顺序填入下列步骤的字母）。

A．加热至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间

B．用小试管收集气体并检验其纯度

C．关闭K1

D．停止加热，充分冷却

（4）由上述实验可推出Na2O2与H2反应的化学方程式为。

Ⅱ.数据处理

（5）实验结束后，该同学欲测定C装置硬质玻璃管内白色固体中未反应完的Na2O2含量。

其操作流程如下：

①测定过程中需要的仪器除固定、夹持仪器外，还有电子天平、烧杯、酒精灯、蒸发皿和。

②在转移溶液时，若溶液转移不完全，则测得Na2O2的质量分数（填“偏大”“偏小”或“不变”）

Ⅰ.

（1）关闭K1，向A装置中的漏斗加水至漏斗内液面高于漏斗外液面，并形成一段水柱，一段时间后水柱稳定不降，说明启普发生器的气密性良好；

（2）A中生成的H2中混有水蒸气和挥发出的HCl，应利用B装置中所盛放的碱石灰吸收氢气中的水和氯化氢；

（3）步骤3中的必要操作为打开K1、K2，应先通一会儿氢气并用小试管收集气体并检验其纯度，当装置内空气完全除去后，加热C中至Na2O2逐渐熔化，反应一段时间，然后停止加热，充分冷却，最后关闭K1，故操作顺序为BADC；

（4）Na2O2与H2反应无水生成，说明产物为NaOH，发生反应的化学方程式为Na2O2＋H2

2NaOH；

Ⅱ.①NaCl溶液蒸发操作需要用玻璃棒搅拌，操作过程中需要的仪器除固定、夹持仪器外，还有电子天平、烧杯、酒精灯、蒸发皿和玻璃棒；

②在转移溶液时，若溶液转移不完全，则得到NaC