过氧化钠与水、二氧化碳反应的规律剖析

过氧化钠与水、二氧化碳反应的规律剖析
过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色的固体，结构中存在过氧键“—O—O—”，具有强氧化性。

Na2O2可以与H2O、CO2发生反应，由于在反应过程中涉及固体质量、气体体积的变化及产物的判断问题，再加上试题考查角度灵活多变，因此也就成了学习的难点和考试的热点。

下面就Na2O2与H2O、CO2反应的特点进行剖析，以便使大家在学习中能轻松突破该知识点。

一、组成符合(CO)n(H2)m形式的物质与Na2O2反应地增重问题
Na2O2与H2O、CO2反应的化学方程式分别为：
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2①
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑②
在上述两个反应中，对于Na2O2而言，根据原子守恒，在反应①中Na2O2增加的质量实际上是2CO2－O2即2CO的质量，根据1 mol Na2O2～1 mol CO,其结果可以看作：Na2O2+CO= Na2CO3(注意该反应实际不发生)；同理，在反应②中Na2CO3增加的质量实际上是H2O中H的质量，根据2 mol Na2O2～4 mol H,其结果可以看作：Na2O2+H2= 2NaOH(注意该反应实际不发生)。

根据上述分析，可以得出结论：
1.将CO或H2的燃烧产物CO2或H2O通过足量的Na2O2，可以看成是由CO或H2直接与Na2O2反应，所以Na2O2固体质量的增加值就是“参加反应”的CO或H2的质量。

2.凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质，w g该物质在O2中完全燃烧，将其产物(CO2和水蒸气)通过足量的Na2O2后，Na2O2固体增重必为w g。

中学阶段常见的符合这一关系的物质有：(1)无机物：H2、CO及H2和CO 的混合气体；(2)有机物：CH3OH、HCHO、CH3COOH、HCOOCH3、CH3CH(OH)COOH(乳酸)、C6H12O6(葡萄糖)等。

【例1】取a g某物质在氧气中完全燃烧，将其产物与足量过氧化钠固体完全反应，测其反应后固体质量仍为a g，下列物质中不能满足上述结论的是( )
A. H2
B. CO
C. C6H12O6
D. C12H22O11
【答案】D
【解析】A项和B项中的H2、CO可以看作直接与Na2O2反应，增加的质量等于气体的质量，符合题意；C项中葡萄糖的分子式可改写成(CO)6(H2)6，则将a g葡萄糖完全燃烧后的产物与足量过氧化钠反应，反应后过氧化钠固体增加的质量也等于葡萄糖的质量a g，C项正确；D项中物质C12H22O11只能改写成(CO)11C(H2)11，分子组成不符合(CO)n(H2)m，故不满足增加a g的结果，D项错误。

二、Na2O2与H2O(g)、CO2反应的差量问题
1.CO2、H2O(g)与过量的Na2O2反应，所得O2的体积为相同状况下CO2、H2O(g)体积的一半。

2.将Na2O2粉末加入H2O(l)中，根据反应Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑，可知2 mol Na2O2生成1 mol O2，相当于直接加入2 mol Na2O，即液体增加的质量等于同“物质的量”的Na2O的质量。

根据CO2或H2O与Na2O2反应的化学方程式，利用体积差量或质量差量进行计算，可以简化运算过程，减少出错几率，提高解题速度。

【例2】(2011·上海卷)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，反应中有关物质的量正确的是(N A表示阿伏加德罗常数
06 g
D
1
06 g
2N A
【答案】AC
【解析】根据反应2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2，设有x g过氧化钠参加反应，则：
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2△m
156 88 212 32 212-156=56
x g 28g
所以有，156/56=x/28，解得：x=78，即有1 mol CO2参加反应，生成1 mol Na2CO3。

根据反应可知转移的电子数为N A，故A、C两项正确；常温常压下，1 mol CO2的体积不是22.4L，故B项错误；在反应中有106 g Na2CO3参加反应，转移的电子数为N A，D项错误。

三、Na2O2与H2O(g)、CO2反应的先后问题
Na2O2与H2O(g)、CO2的混合物反应，应看成Na2O2先吸收CO2生成Na2CO3，然后再吸收H2O(g)生成NaOH。

【例3】将m mol NaHCO3和n mol Na2O2固体混合物置于密闭容器中加热到250℃，使其充分反应，最终生成的气体和剩余固体混合物均由两种物质组成，试完成下列问题：
(1)最终生成的气体由什么组成？
(2)分析m/n的数值范围及固体成分
【答案】(1) H2O(g)、O2 (2) 1＜m/n＜2 Na2CO3、NaOH
【解析】首先发生反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑,生成的CO2和H2O的物质的量n(CO2)=n(H2O)=m/2 mol，产生的CO2和水蒸气再与过氧化钠反应；当Na2O2与H2O(g)、CO2的混合物反应时，先与CO2反应，再与H2O(g)反应，即：
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2①
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑②
当m/n≥2时，只发生反应①，生成的固体为Na2CO3，生成的气体为O2和H2O(g)；
当1＜m/n＜2时，发生反应①和②，但H2O(g)只消耗一部分，最后剩余固体为Na2CO3和NaOH，气体为O2和H2O(g)；
当m/n=1时，反应①和②恰好完全进行，剩余固体为Na2CO3和NaOH，气体为O2；
当m/n＜1时，发生反应①和②后，剩余Na2O2，最后剩余固体为Na2O2、Na2CO3和NaOH，气体为O2；
题目要求最终生成的气体和剩余固体混合物均由两种物质组成，即1＜m/n ＜2，NaHCO3分解生成的CO2已全部与Na2O2反应消耗尽，H2O(g)部分消耗，故最终生成的气体为H2O(g)和O2。

四、Na2O2与H2O(g)、CO2混合物反应的产物判断
根据反应方程式2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2、2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑，结合反应的先后顺序：CO2先反应，H2O后反应，可以推知反应后，固体产物的成分为：
①当n(CO2) ≥n(Na2O2)时，固体产物为Na2CO3；
②当n(CO2) ＜n(Na2O2)时，固体产物为Na2CO3和NaOH。

我们在学习中一定要深入思考，总结规律，灵活掌握知识间的内在联系，把握反应的实质，巧妙运用反应的关系，才能优化解题过程，减少中间步骤，降低出错几率。

【例4】将O2、CH4、Na2O2放入密闭容器中，在150℃条件下用电火花引燃反应，恰好完全反应后，容器中的压强为零，由此得出原混合物中O2、CH4、Na2O2的物质的量之比为( )
A. 1∶1∶1
B. 2∶2∶6
C. 1∶2∶6
D. 无法确定
【答案】C
【解析】由题意可知，三种物质完全反应后压强为零，说明最终生成Na2CO3和NaOH。

根据凡是分子组成符合(CO)n(H2)m形式的一种或几种物质的混合物与足量过氧化钠反应，固体Na2O2增加的质量等于该混合物的质量的规律，要
使O2和CH4的组成符合(CO)n(H2)m的形式，则必有n(O2)∶n(CH4)=1∶2。

假设有1 mol O2、2 mol CH4与n mol Na2O2反应：2CH4+O2+Na2O2→Na2CO3+NaOH，然后由氢原子守恒确定NaOH的物质的量为8 mol；由碳原子守恒确定Na2CO3的物质的量为2 mol；最后求出O2的物质的量为1 mol，即可得出下列方程式：2CH4+O2+6Na2O2=2Na2CO3+8NaOH，即C项正确。

【练习】
1.一定温度下，w1g下列物质在足量的氧气中充分燃烧后，产物与足量的过氧化钠充分反应，过氧化钠增重w2g，且w1= w2，则符合此条件的物质是( )
①H2②CO ③H2和CO的混合气体④HCOOCH3⑤CH3CHO ⑥C6H12O6
A. ①②③⑥
B.①②③
C.①②③④⑥
D.①②③⑤
2.将1 mol Na2O2与2 mol NaHCO3固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是( )
A. Na2CO3
B. Na2O2、Na2CO3
C. NaOH、Na2CO3
D. Na2O2、NaOH、Na2CO3
【答案】1.C 2.A。