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Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)

福瑞号2023-01-06 12:07:16创业分享244
#化学教学#
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图1
关于CO2、H2O与Na2O2反应的有关问题很多资料和论文都有详细解释或说明,但笔者觉得在实际化学题目中实用性存在不足,鉴于此,笔者想谈一些不同的观点,不足之处,敬请同行指正!
一、方程式书写
CO2、H2O与Na2O2反应的方程式书写让很多同学感到棘手,基本上是通过死记硬背来书写,但好景不长,很快就会忘记!这里我教给学生一种拆分化学式的方法,因为Na2O与O2在加热的条件反应生成Na2O2,所以可以将2Na2O2拆成2Na2O·O2,这样CO2、H2O与Na2O2的反应就可以理解为与Na2O反应(与O2不反应),如此反应就不难理解了,我们便可以顺利写出反应方程式了!2Na2O·O2+2CO2=2Na2CO3+O2(2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2),2Na2O·O2+2H2O=2NaOH+O2↑(2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑)
二、质量变化
向盛一定量Na2O2的容器中通入足量CO2或足量H2O(g)或足量CO2和H2O(g)的混合气体,那么反应前后的固体质量该怎样变化呢?由于反应后生成Na2CO3或NaOH或两者混合物,根据物质的组成知道反应后固体质量在增加,增加的是什么?多少呢?我还是教给学生拆分化学式的方法,不过此时的对象是CO2以及H2O。因为CO与O2在点燃条件下反应生成CO2,因此我们将2CO2拆成2CO·O2,同样,H2与O2在点燃条件下反应生成H2O,所以我们将2H2O拆成2H2·O2,而反应后又生成O2,即相当于2Na2O2与2CO结合成为2Na2CO3,2Na2O2与2H2结合成为4NaOH,那么增重的部分为2CO、2H2的质量。
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图3
进一步归纳:若组成符合(CO)m(H2)n的有机物(设为ag),其完全燃烧后的产物与足量Na2O2反应,那么固体增加的质量即为有机物的质量(ag)。此时我们又可以将有机物比喻为“搬运工”,为达到与Na2O2反应的目的,有机物从空气中借搬了O2,反应后又将O2归还给空气。并且我们还可以得出结论:有机物中若C:O>1,固体增加质量大于ag,若C:O<1,固体增加质量小于ag,若C:O=1,固体增加质量等于ag。
三、电子转移
CO2、H2O与Na2O2反应时,由于Na2O2既是氧化剂又是还原剂,发生岐化反应,即-1价的氧元素化合价既升高又下降,两者为1:1,那么当有n molNa2O2参与反应时就转移n mol e-,有关系:n mol Na2O2~n mol e-~n/2 mol O2,当n mol Na2O2全部作为氧化剂时,转移的电子为2n mol,所以电子转移可以有结论:歧化一倍,完全两倍。
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图5
四、反应机理
CO2、H2O与Na2O2的反应是如何进行的呢?若不搞清楚反应原理,那么在用双线桥表示电子转移时就会出现错误,目前我所见到过的各种教辅资料上的表示方法都值得商榷!那么反应的机理又是如何的呢?
1.H2O与Na2O2反应
反应分两步进行,第一步:Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2,第二步:2H2O2=2H2O+O2↑,则总反应方程式:2Na2O2+4H2O=4NaOH+2H2O+O2↑,即Na2O2中的氧元素在反应后到了H2O和O2中,若简写成:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑,则让人会误解NaOH中的氧元素来自Na2O2,很多教辅资料上都这样表示电子转移:
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图6
,其实这是错误的。
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图7
2.CO2与Na2O2反应
其实干燥的CO2与Na2O2是不反应的,必须是潮湿的CO2才行,那么反应的机理为:先:Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2,后:CO2+2NaOH=2Na2CO3+H2O,2H2O2=2H2O+O2↑,则总反应方程式为:2Na2O2+4H2O+2CO2=2Na2CO3+2H2O①+2H2O②+O2↑,①和②的H2O中的氢原子均来自反应物中的H2O,但两者中氧元素来源却不同,一者来自反应物中的H2O,另一者来自Na2O2,所以很多教辅资料上都这样表示电子转移:
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图8
,同样这也是错误的!
那么,我们该怎么表示这两个反应的电子转移情况呢?我教给学生的方法都是采用单线桥法,因为Na2O2既是氧化剂又是还原剂,发生岐化反应,即-1价的氧元素化合价既升高又下降,也就是说是氧元素自身发生电子的得与失,根据笔者编写的口诀“单线桥起升终降,双线桥起终同素”,很容易就解决了这两个难题,比如CO2与Na2O2反应电子转移情况就可表示如下:
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图10
以上四点内容是笔者一些拙见,仅供参考的同时也敬请读者提出宝贵意见。
参考文献:
杨生贵:《过氧化钠与水、二氧化碳反应的实验探究》,《化学教学》2010年第8期
【声明:本文由谢少乾老师原创,欢迎并感谢您转发,转载请说明来源。】
Na2O2与CO2反应方程式(CO2、H2O与Na2O2反应有关问题思考)-图11
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