过氧化钠
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过氧化钠
Na2O2一般指过氧化钠
过氧化钠是钠在氧气或空气中燃烧的产物之一,纯品过氧化钠为白色,但一般见到的过氧化钠呈淡黄色,原因是反应过程中生成了少量超氧化钠。过氧化钠易潮解、有腐蚀性,应密封保存。过氧化钠具有强氧化性,可以用来漂白纺织类物品、麦杆、羽毛等。
中文名过氧化钠
英文名Sodium peroxide
化学式Na2O2
分子量79.7983
CAS登录号1313-60-6
EINECS登录号215-209-4[1]
熔点460℃[1]
沸点657℃[1]
水溶性与水剧烈反应[1]
密度2.8 g/cm3
外观白色至黄色粉末
应用氧气发生剂、漂白剂[2]
安全性描述S:S7/8-S37/39[1]
危险性符号R:R7-R14-R26/27/28-R29-R41[1]
危险性描述强氧化性、与水反应
比热容89.37 J/mol K[1]
标准熵值95 J·mol−1·K−1[3]
标准生成热−515 kJ·mol−1[3]
吉布斯自由能-446.9 kJ/mol
1理化性质
物理性质
固体(粉末)纯的过氧化钠为白色,易吸潮,溶于乙醇、水和酸(本质是与其发生反应),难溶于碱。燃烧法制备的过氧化钠其中常含有10%的超氧化钠而显淡黄色,密度为2.805g/cm3,熔点为460℃[4],沸点657℃[1]。其水合物有Na2O2‧2H2O和Na2O2‧8H2O两种。
化学性质
过氧化钠是离子化合物,其中氧元素显-1价,钠元素显+1价,可以把过氧化钠溶解在低温的硫酸中,然后减压蒸馏即可得到过氧化氢(H2O2):
过氧化钠可与水、酸反应,生成氢氧化钠和过氧化氢(过氧化氢会分解成水和氧气),也能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。[2] 过氧化钠还能氧化一些金属。例如,熔融的过氧化钠能把铁氧化成高铁酸根;能将一些不溶于酸的矿石共熔使矿石分解。
在碱性环境中,过氧化钠可以把化合物中+3价的砷(As)氧化成+5价,把+3价的铬(Cr)氧化成+6价。利用这个反应可以将某些岩石矿物中的+3价铬除去。还可以在一般条件下将有机物氧化成乙醇和碳酸盐[2],也可以与硫化物和氯化物发生剧烈反应。
2常见反应
这里需要特别说明的是,无论NO还是NO2都可以被过氧化钠吸收,因此可用于吸收NO
Na2O2+2 NO=2NaNO2
Na2O2+2 NO2=2NaNO3
所以,所有中学习题中所谓的NO,NO2,CO2混合气体通过过氧化钠后残留NO或者NO2气体的描述为错误的
过氧化钠不属于碱性氧化物,属于过氧化物,可与二氧化碳(与干燥的二氧化碳不发生反应),酸反应,反应过程中均有氧气放出,化学方程式分别为:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
过氧化钠和水的反应首先产生过氧化氢,碱性过氧化氢不稳定,会分解
Na2O2+2 H2O=2 NaOH+H2O2
2H2O2=2 H2O+O2↑,反应放热
总反应化学方程式:
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与次高价气态非金属氧化物能发生氧化还原反应,生成盐,但不放出氧气,直接化合如:
Na2O2+CO=Na2CO3
Na2O2+SO2=Na2SO4
与最高价气态非金属氧化物能发生氧化还原反应,生成盐,放出氧气,例:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
2Na2O2+2SO3=2Na2SO4+O2
过氧化钠和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和氧气,亚硫酸钠和氧气反应生成硫酸钠
反应方程式:
2 Na2O2+2 SO2=2 Na2SO3+O2
2 Na2SO3+O2=2 Na2SO4
所以Na2O2+SO2=Na2SO4
另外,过氧化钠可以将铁单质氧化成含FeO4的铁酸盐,还可以在一般条件下将有机物氧化成乙醇和碳酸盐。,也可以与硫化物和氯化物发生剧烈反应。
过氧化钠的热稳定性好,可加热到熔融状态而不分解。
3制备方法
方法一
工业上制备过氧化钠的方法是将钠加热至熔化,通入一定量的除去二氧化碳的干燥空气,维持温度在453-473K之间,钠即被氧化为氧化钠,进而增加空气流量并迅速提高温度至573-673K,即可制得过氧化钠。[2]
其化学反应方程式为:
4Na+O2=2Na2O
2Na2O+O2=2Na2O2[2]
方法二
过氧化钠主要靠钠的燃烧来制取,工业上将钠装入铝盘,通入干燥且不含二氧化碳的空气,先保持180~200摄氏度,使钠氧化成氧化钠(Na2O),再增加通入气体量,同时升温至300~400摄氏度,即可得到纯净的过氧化钠。
其化学反应方程式为:
4Na+O2=2Na2O
2Na2O+O2=2Na2O2
方法三
过氧化钠也可以通过过氧化氢与氢氧化钠的反应制取,化学方程式为:
2NaOH+H2O2=Na2O2+2H2O[5]
4物质用途
可做供氧剂,强氧化剂,具有漂白性。
1.它能与CO2作用,放出O2。
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
根据这个性质,可将它用在矿山、坑道、潜水或宇宙飞船等缺氧的场合,将人们呼出的CO2再转换成O2,以供呼吸之用。
2.过氧化钠可用来除去O2中的H2O和CO2杂质。
3.过氧化钠还可以用于消毒、杀菌和漂白等,在工业上常用做漂白剂、杀菌剂、消毒剂、去臭剂、氧化剂等。
4.熔融态的过氧化钠是非常好的氧化剂,可以把Fe氧化为高铁酸根,甚至可以在常温下把有机物转化为碳酸盐。