本试题 “在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。某课外小组模拟其原理选用适当的化学试剂和实验用品,用下图中的实验装置进行实验,证明潮湿的CO2可与过氧化钠...” 主要考查您对过氧化钠
设计实验方案及探究实验
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过氧化钠(Na2O2)的基本性质:
淡黄色固体,较稳定,可用作供氧剂、漂白剂
(1)与水反应:2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑
(2)与CO2反应:2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+ O2
(3)与HCl反应:2Na2O2+4HCl==4NaCl+2H2O+ O2↑
过氧化钠的特性及计算:
1.过氧化钠的强氧化性
2.Na2O2与CO2、H2O(g)反应的重要关系
(1)气体体积差的关系
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2 气体体积差 ①
2 1 ΔV=1
2Na2O2+2H2O(g)===4NaOH+O2 气体体积差 ②
2 1 ΔV=1
由此可见,若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2,气体体积的减少量是原气体体积的1/2,即为生成氧气的量。
(2)先后顺序关系
一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应,可视为Na2O2首先与CO2反应,剩余的Na2O2再与H2O(g)反应。
(3)电子转移关系
当Na2O2与CO2或H2O反应时,每产生1molO2就转移2mol电子。
(4)固体质量变化关系
①足量过氧化钠与水、CO2反应的计算
所以,有ag通式符合(CO)m(H2)n(m=0,1,2,3…,n=0,1,2,3…)的物质(包括纯净物和混合物)在氧气中燃烧,将其通过足量过氧化钠,反应完毕后,固体增重ag。
氧化钠与过氧化钠的比较:
物质 | 氧化钠 | 过氧化钠 |
色态 | 白色固体 | 淡黄色固体 |
类别 | 碱性氧化物 |
过氧化物(不属于碱性氧化物) |
化学键类型 | 仅含离子键 | 离子键和非极性键 |
电子式 | ||
生成条件 | 常温 | 点燃或加热 |
氧的化合价 | -2 | -1 |
阴阳离子个数比 | 1:2 | 1:2 |
稳定性 | 不稳定 | 稳定 |
转化关系 | 2Na2O+O2=2Na2O2 | |
用途 | 用于制取少量过氧化钠 | 供氧剂、漂白剂、氧化剂 |
与水反应方程式 | 2Na2O+2H2O=2NaOH | 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ |
与CO2反应 | Na2O+CO2=NaCO3 | 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑ |
与HCl反应 | Na2O+2HCl=2NaCl+H2O | 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑ |
保存 | 隔绝空气、密封保存 | 隔绝空气、远离易燃物、密封保存 |
特别提醒:
(1)用脱脂棉包裹住过氧化钠,滴加少量水时脱脂棉可以燃烧,不仅可以说明Na2O2与H2O反应生成O2,还可以说明该反应放热。
(2)Na2O2与H2O反应时H2O既不是氧化剂也不是还原剂。
方法技巧:Na2O与Na2O2的结构与性质
(1)Na2O中只含离子键,Na2O2中既含离子键,又含非极性键。
(2)等物质的量的Na2O与Na2O2分别于等量且足量的H2O反应,所得溶液的成分浓度相同
化学实验方案的设计:
1.概念:化学实验方案的设计是在实施化学实验之前.根据化学实验的目的和要求,运用相关的化学知识和技能,对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
2.实验方案设计的基本要求
(1)科学性:实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。
(2)安全性:尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作,保护人身安全,保护仪器。
(3)可行性:实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。
(4)简约性:方案简单易行,尽可能采用简单的实验装置,较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短,副反应少,效果好等基本要求。
(5)经济性:综合考虑原料的用量和价格。
3.化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容:
(1)实验名称;
(2)实验目的;
(3)实验原理;
(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格;
(5)实验装置图、实验步骤和操作方法;
(6)实验注意事项;
(7)实验现象的记录及结果处理;
(8)问题与讨论。
4.化学实验方案设计的基本思路
(1)明确目的、原理首先必须认真审题,明确实验的目的,弄清题目有哪些新的信息,结合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。
(2)选择仪器、药品根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等),合理选择化学仪器和药品。
(3)设汁装置、步骤根据实验目的和原理,以及所选用的仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应既完整又简明。
(4)记录现象、数据根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等,得出正确的结论。
化学实验方案的评价:
对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断,要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
1.从可行性方面对实验方案作出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则,在对实验方案进行评价时,要分析实验方案是否科学可行,实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求,在实际操作时能否做到可控易行。评价时,可从以下4个方面分析:
(1)实验原理是否正确、可行;
(2)实验操作是否安全、合理;
(3)实验步骤是否简单、方便;
(4)实验现象是否明显。
2.从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路,降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害,减少废弃物的产生和排放。据此,对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价:
(1)反应原料是否易得、安全、无毒;
(2)反应速率是否适巾;
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3.从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下:
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等);
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中进行等);
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施,以保证达到实验目的);
(5)冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等);
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑);
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。
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