高考化学一轮复习 培优计划 第三章 金属及化合物 一 拓展点——以Na2O2为例触类旁通过氧化物的规律认知练习.doc

一、拓展点以na2o2为例，触类旁通过氧化物的规律认知碱金属元素和碱土金属(第a族)元素中很多能生成含有o的过氧化物，其中过氧化钠是应用最广泛的过氧化物。过氧化钠与二氧化碳、水的反应规律2na2o22co2=2na2co3o22na2o22h2o=4naoho2以上两个反应中，na2o2既作氧化剂，又作还原剂，co2和h2o既不是氧化剂，又不是还原剂。1na2o2与co2或h2o(g)反应的数量关系(1)物质的量的关系无论是co2或h2o(g)的单一物质，还是二者的混合物，通过足量的na2o2时，co2或h2o(g)与放出o2的物质的量之比均为21。解答此类问题可借助物质的量守恒关系。示例111.6 g co2和h2o(g)的混合气体与足量na2o2发生反应，固体质量增加了3.6 g，则co2和h2o(g)的物质的量之和为_mol。分析根据质量守恒定律可知，生成o2的质量为11.6 g3.6 g8 g，n(o2)0.25 mol。依据na2o2与co2、h2o(g)反应的物质的量关系可知原混合气体的物质的量为0.25 mol20.5 mol。答案0.5(2)电子转移关系依据na2o2与co2、h2o反应的化学方程式可知，2 mol na2o2在反应中转移2 mol电子，同时生成1 mol o2，即物质的量的关系为2na2o21 mol o22 mol e。2na2o2与co2或h2o(g)反应的固体增重关系将co2看作co燃烧所得：cona2o2=na2co3将h2o看作h2燃烧所得：h2na2o2=2naoh所以na2o2与co2、h2o反应增加的质量为与co2、h2o等物质的量的co、h2的质量。规律认知(1)将co或h2的燃烧产物co2或h2o通过na2o2固体，可以看成co或h2直接被na2o2吸收。所以固体增加的质量就是参加反应的co或h2的质量。(2)凡是分子组成符合(co)n(h2)m的物质：w g该物质在o2中完全燃烧，将其燃烧产物(co2和水蒸气)通过足量na2o2固体充分反应后，固体增加的质量必为w g。符合上述关系的有机物主要有：ch3oh、hcho、ch3cooh、hcooch3、乳酸(c3h6o3)、葡萄糖(c6h12o6)等。(3)w g某有机物在o2中完全燃烧，将其产物(co2和水蒸气)通过足量的na2o2固体充分反应后，固体增加的质量为z g。若zw，则有机物分子中碳原子数大于氧原子数。如乙醛(ch3cho)、蔗糖(c12h22o11)等。若zw，则有机物分子中氧原子数大于碳原子数。如草酸(h2c2o4)等。 示例2取a g某物质在o2中完全燃烧，将生成物与足量na2o2固体完全反应，反应后固体质量恰好也增加了a g。下列物质不能满足上述结果的是()ah2bcocc6h12o6 dc12h22o11分析凡分子组成符合(co)n(h2)m的物质，完全燃烧后，将其燃烧产物通过足量na2o2后，固体增加的质量与原物质的质量相等，选项a、b、c中的物质都满足上述关系，d项不满足上述关系，d项符合题意。答案d3na2o2与co2、h2o(g)混合气体反应的先后顺序一定量的na2o2与一定量的co2和h2o(g)的混合气体反应，可视作na2o2先与co2反应，待co2反应完后，再与h2o(g)发生反应。具体反应数量关系为：当n(co2)n(na2o2)时，固体产物只有na2co3。当n(co2)n(na2o2)时，固体产物为na2co3和naoh。当n(co2)n(h2o)n(na2o2)时，固体产物为na2o2、na2co3、naoh。示例3将m mol na2o2和n mol nahco3固体混合物放在密闭容器中加热至250 ，使其充分反应排出气体。(1)试分析讨论m与n的比值跟容器内剩余固体的成分，排出气体的成分之间的关系。填写下表：m/n剩余固体成分排出气体成分na2co3o2、co2、h2o(g)1(2)当排出气体只含等物质的量的o2和h2o(g)时，原混合物中na2o2与nahco3的物质的量之比为_。分析(1)本题发生的反应有：2nahco3na2co3h2oco22na2o22co2=2na2co3o22na2o22h2o(g)=4naoho2当混合物中的na2o2恰好与nahco3分解产生的co2完全反应时，由方程式、得总方程式：2na2o24nahco34na2co32h2oo2当混合物中的na2o2恰好与nahco3分解产生的co2和h2o(g)完全反应时，由方程式、得总方程式：2na2o22nahco32na2co32naoho2由总方程式、可得：当时，固体产物为na2co3，气体产物为o2和h2o(g)；当11时，固体产物为na2co3、naoh，气体产物为o2；当1时，除按反应发生外，na2o2过量，固体产物为na2co3、naoh、na2o2，气体产物为o2。(2)当排出气体为等物质的量的o2和h2o(g)时，由方程式、得总方程式：3nahco32na2o23na2co3naohh2oo2故原固体混合物中na2o2与nahco3的物质的量之比为23答案(1)m/n剩余固体成分排出气体成分na2co3o2、co2、h2o(g)na2co3h2o(g)、o21na2co3、naoh、na2o2o2(2)23过氧化物的制备1工业上制备na2o2的方法是将钠加热熔化，通入一定量的除去co2的干燥空气，维持温度在453473 k之间，钠即被氧化为na2o，进而增加空气流量并迅速提高温度至573673 k，即可制得na2o2：4nao22na2o2na2oo22na2o22其他元素的过氧化物都是用间接方法制得的。例如制备bao2是在室温下以氨水为介质，使ba(no3)2和h2o2反应：ba(no3)23h2o22nh3h2o=bao22h2o22nh4no32h2o然后加热到383388 k，脱去h2o2即得到bao2。超氧化物ko2(超氧化钾)(1)ko2是很强的氧化剂，与h2o剧烈反应生成o2和h2o2：2ko22h2o=2kohh2o2o22h2o2=2h2oo2总反应式为4ko22h2o=4koh3o2(2)ko2也能与co2反应放出o2：4ko22co2=2k2co33o2因此，ko2能用来除去co2和再生o2，常用于急救器中。专项增分集训1由钠和氧组成的某种离子晶体中阴离子只有o2和o(过氧离子)。在此晶体中，氧元素和钠元素质量之比是4892，则其中o2和o的物质的量之比为()a21b11c12 d13解析：选b设n(o2)x，n(o)y，则，解得xy。2钠在干燥的空气中形成的氧化物0.7 g，溶于水后，可被80 ml 0.25 moll1的盐酸恰好中和，则钠的氧化物的成分是()ana2o bna2o与na2o2cna2o2 dna2o2与nao2解析：选b因加入盐酸后恰好中和，由nacl的组成知n(na)n(cl)0.02 mol，氧化物中m(na)0.46 g，m(o)0.7 g0.46 g0.24 g，n(o)0.015 mol，n(na)n(o)21.5，则该氧化物为na2o与na2o2的混合物。3a mol na2o2和b mol nahco3固体混合后，在密闭容器中加热到250 ，使其充分反应，当排出气体为两种时，ab不可能为()a32 b45c23 d34解析：选a在250 时水是气体。发生的反应为2nahco3na2co3co2h2o；2na2o22h2o(g)=4naoho2；2na2o22co2=2na2co3o2。若ab11，则上述反应恰好完全进行，最后产生的气体为o2，若ab11，na2o2过量，则气体产物也就是唯一的o2，只要ab11，由于na2o2先与co2反应，则产物中至少会有氧气和水蒸气。4a g下列物质在氧气中充分燃烧后的气体(1.01105 pa,120 )，通过足量的过氧化钠充分反应后，过氧化钠增重a g，则该物质为()ach3cooch2ch3 bhcoohchooccooh dhcho解析：选da项，ch3cooch2ch3改写为c2(co)2(h2)4，a g充分燃烧后的气体通过足量na2o2，na2o2增重大于a g，a不符合；b项，hcooh改写为(co)(h2)o。a g hcooh燃烧后的气体通过足量na2o2，na2o2增重小于a g，b不符合；c项，hooccooh改写为(co)2(h2)o2，a g hooccooh充分燃烧后的气体通过足量na2o2，na2o2增重小于a g，c不符合；d项，hcho改写为co(h2)，a g hcho充分燃烧后的气体通过足量na2o2，na2o2增重为a g，d符合。5(2018大连八中模拟)在一密闭容器中有co、h2、o2共16.5 g和足量的na2o2，用电火花引燃，使其完全反应，na2o2增重7.5 g，则原混合气体中o2的质量分数是()a54.5%b40%c36% d33.3%解析：选aco、h2、o2完全反应生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠，所以过氧化钠固体增重的质量等于co、h2的质量，所以混合气体中co、h2的质量一共是7.5 g，则o2的质量是16.5 g7.5 g9 g，所以原混合气体中o2的质量分数是100%54.5 %。6(2018淄博月考)物质的量相同的n2、o2、co2混合后，通过na2o2颗粒一段时间，测得体积变为原混合气体体积的(同温同压下)，此时n2、o2、co2的物质的量之比为()a110 b690c341 d332解析：选c结合题中的数据可以假设三种气体的物质的量均为3 mol，发生反应：2na2o22co2=2na2co3o2，反应后的体积变为原来的，所以剩余气体的物质的量为8 mol，假设co2完全反应生成1.5 mol o2，反应后气体的物质的量为7.5 mol，则说明co2剩余，假设参加反应的co2的物质的量为x mol，则反应后的混合气体的物质的量为3 mol3 mol0.5x mol(3x)mol8 mol，解得x2，从而确定此时n2、o2、co2的物质的量之比为341。7将一定量na2o2和nahco3的均匀混合物分成质量相等的甲、乙两份。将甲投入100 ml稀盐酸中，固体完全溶解，收集到2.24 l标准状况下的干燥气体，再将生成的气体全部导入装有乙的干燥管中，充分吸收后，收集到一种单质气体，标准状况下的体积为2.016 l。根据以上信息，下列有关推断不正确的是()a甲、乙两份混合物中均含na2o2 0.16 molb甲、乙两份混合物中均含nahco3 0.02 molc原混合物中na2o2与nahco3的物质的量之比无法确定d盐酸的物质的量浓度可能为3.4 moll1解析：选b装有乙的干燥管中co2与na2o2发生反应(设参加反应的co2的体积为x l，对应生成的o2的体积为y l)：2co22na2o2=2na2co3o2 差值2 1 1x l y l2.24 l2.016 l0.224 l得x0.448，y0.224。由题意可知，装有乙的干燥管中co2完全反应，但不能确定na2o2是否完全反应，因此不能通过上述反应确定混合物中na2o2的含量。混合物与盐酸反应时，由于不知道盐酸的浓度，故不能通过盐酸与nahco3的反应确定混合物中nahco3的含量，但可以通过na2o2与盐酸反应时生成的o2的量(2na2o2o2)来确定混合物中na2o2的含量：n(na2o2)2n(o2)0.16 mol，a项正确，b项错误，c项正确。若盐酸完全反应，则有：4hcl2na2o2=4nacl2h2oo2，hclnahco3=naclh2oco2，n(hcl)4n(o2)n(co2)40.08 mol0.02 mol0.34 mol，故盐酸的物质的量浓度可能为3.4 moll1，d项正确。8过氧化钙(cao2)是一种白色、无毒、难溶于水的固体，能杀菌消毒，广泛用于果蔬保鲜、空气净化、污水处理等方面。工业生产过程如下：在nh4cl溶液中加入ca(oh)2；不断搅拌的同时加入30%h2o2，反应生成cao28h2o沉淀；经过陈化、过滤，水洗得到cao28h2o，再脱水干燥得到cao2。完成下列填空：(1)第步反应的化学方程式为_。第步反应的化学方程式为_。(2)可循环使用的物质是_。工业上常采用ca(oh)2过量而不是h2o2过量的方式来生产，这是因为_。(3)检验cao28h2o是否洗净的方法是_。(4)cao28h2o加热脱水的过程中，需不断通入不含二氧化碳的氧气，目的是_。(5)已知cao2在350 迅速分解生成cao和o2。下图是实验室测定产品中cao2含量的装置(夹持装置省略)。若所取产品质量是m g，测得气体体积为v ml(已换算成标准状况)，则产品中cao2的质量分数为_(用字母表示)。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有_。解析：(1)第步在nh4cl溶液中加入ca(oh)2，二者发生复分解反应，反应的化学方程式为2nh4clca(oh)2=cacl22nh3h2o。不断搅拌的同时加入30%h2o2，反应生成cao28h2o沉淀，反应的化学方程式是cacl2h2o28h2o2nh3=cao28h2o2nh4cl。(2)根据(1)的分析可知，可循环使用的物质是nh4cl。工业上常采用ca(oh)2过量而不是h2o2过量的方式来生产，是因为ca(oh)2过量，使溶液显碱性，可以减少cao28h2o的溶解，从而可以提高产品的产率。h2o2呈弱酸性会促进cao28h2o的溶解，对物质的制取不利。(3)cao28h2o是从含有nh4cl的溶液中过滤出来的，若cao28h2o洗涤干净，则表明cao28h2o上不含有nh4cl，所以检验cao28h2o是否洗净的方法是取最后一次洗涤溶液，向其中加入agno3溶液，再滴加几滴稀硝酸，若无白色沉淀产生，就证明洗涤干净，否则没有洗涤干净。(4)cao28h2o加热脱水的过程中，会发生反应：cao28h2oca(oh)2h2o26h2o；2h2o22h2oo2。若通入o2中含有co2，就会与反应产生的ca(oh)2反应，使反应正向进行，同时通入o2，就可以使装置中h2o2分解率降低，因而可以得到更多的cao2。(5)已知cao2在350 迅速分解生成cao和o2。反应的化学方程式是2cao22caoo2。根据方程式可知，每有2 mol cao2发生反应，会产生1 mol o2，在标准状况下体积是22.4 l。现在产生标准状况下的o2体积是v ml，则o2的物质的量是n(o2) mol；则反应的cao2的物质的量是n(cao2)2n(o2) mol，产品中cao2的质量分数为wn(cao2)mm100% mol72 gmol1m100%。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有灼烧前过氧化钙的质量及物质质量不再发生改变时剩余固体的质量。答案：(1)2nh4clca(oh)2=cacl22nh3h2ocacl2h2o28h2o2nh3=cao28h2o2nh4cl(2)nh4cl溶液显碱性，就可以抑制cao28h2o的溶解，从而提高产品的产率。h2o2是弱酸性，会促进cao28h2o的溶解，对物质的制取不利(3)取最后一次洗涤溶液，向其中加入agno3溶液，再滴加几滴稀硝酸，若无白色沉淀产生，就证明洗涤干净，否则没有洗涤干净(4)防止co2与cao28h2o分解产生的ca(oh)2反应，使反应逆向进行，得到更多的cao2(5)%加热前过氧化钙及加热后固体质量不再发生改变时试管中固体的质量9某同学想通过下图装置进行实验，探究so2与na2o2反应的产物。.检验反应中是否有o2生成的方法是_；若有o2生成，请写出装置c中的化学方程式：_。.a中盛装h2so4溶液的仪器名称是_；d装置除起了防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入c装置与na2o2反应作用外，还可以_。.(1)c中固体产物可能有三种情况：只有na2so3；只有_；na2so3和na2so4混合物。(2)若na2o2反应完全，为确定c中固体产物的成分，该同学设计如下实验，请您利用限选试剂和仪器帮助他完成该探究过程。限选试剂和仪器：001 moll1kmno4酸性溶液；01 mol l1ba(no3)2 溶液；01 moll1bacl2溶液；1 moll1hno3溶液；1 moll1盐酸、试管、胶头滴管。实验操作预期现象和结论步骤一：取少量c中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水、搅拌溶解，分别取少量该溶液于a、b试管中固体完全溶解，得到无色透明溶液步骤二：取试管a，向溶液中加入_，振荡，观察溶液颜色变化_步骤三：取试管b，向其中先加入_，振荡；再加入_，振荡产生气泡，再加入另一试剂看到产生白色沉淀，则固体c中还含有_解析：.由于o2具有助燃性，能使带火星的木条复燃，所以用带火星的木条靠近管口a，若木条复燃，说明有o2生成，否则没有；若有o2生成，根据co2和na2o2反应的化学方程式可写出so2和na2o2反应的化学方程式为2so22na2o2=2na2so3o2。.实验室制备so2用较浓硫酸和na2so3反应，盛放h2so4溶液的仪器为分液漏斗；so2是污染性气体，不能直接排放到空气中，所以用碱石灰吸收so2，防止污染空气。.(1)na2o2有强氧化性，so2有还原性，na2o2和so2反应生成na2so4，so2na2o2=2na2so4。(2)步骤一、二：取少量c中固体产物于试管中，加入适量的蒸馏水溶解，分别取少量该溶液于a、b试管中，固体完全溶解，得到无色透明溶液，取试管a，加入几滴(或少量)0.01 moll1kmno4酸性溶液，紫红色的kmno4溶液振荡后褪色，证明c中含有na