专题2-7：主族金属-碱金属的氧化物及过氧化物

系列二主族金属专题7 碱〔土〕金属的氧化物与过氧化物一、氧化物制备：除锂在空气中燃烧的主要产物为Li2O外，其它碱金属在空气中燃烧的主要产物都不是一般氧化物M2O。在含氧量缺乏的空气中可以制得这些碱金属的氧化物，但条件不易掌握，难于制得纯洁氧化物。因此以外的碱金属氧化物的制备一般可以用碱金属单质或叠氮化物复原其过氧化物、硝酸盐或亚硝酸盐制备。22Na+Na2O2===2Na2O，10K+2KNO3===6K2O+N，3NaN3+NaNO2===2Na2O+5N22碱土金属的氧化物可以通过其碳酸盐、氢氧化物、硝酸盐或硫酸盐的热分解来制备。颜色：碱金属的氧化物从Li2OCs2O颜色逐加深：Li2O白色，Na2O白色，K2O淡黄色，Rb2O亮黄色，Cs2O橙红色。碱土金属的氧化物都是白色。稳定性：总体趋势，同族从上到下依次降低，熔点也按此挨次降低。碱土金属离子半径小，正电荷高，其氧化物的晶格能大，因而其熔点比碱金属氧化物的熔点高得多。2Na2O+H2NaOCaO+HCa(OH)。经过煆烧的BeO和MgO极难与水反响，它们的熔点很高，都是很好的耐火材料。经特定过程生产的轻质氧化粉末是一种很好的补强材料，常用作橡胶、塑料、纸张的填料。2二、过氧化物〔－O－O－〕2 为获得纯度高的NaO，需要掌握肯定的反响条件。工业上是将钠加热熔化，通入肯定量的除去二氧化碳的枯燥空气，维持温度在180－200℃之间钢即被氧化为Na2O；进而增大空气流量并快速提高温度至3002 180－200℃ 300－400℃400℃，即可制得纯洁的N2O2黄色粉末4Na+N2O〔不稳定〕 2Na+NaO〔稳定BaO2是在室温下以氨水为介质Ba(NO3)22 232H2O2反响：Ba(NO)32

＋3HO

＋2NH·H

O===BaO·2H

O＋2NHNO

＋2H

O383～388K，脱去22232222432H2O2BaO。要留意比钠更活泼的碱金属钾、铷、铯不行以用此法，由于会生成超氧化物。22232222432低温顺碱性条件下，用氯化钙与过氧化氢反响可以制得近白色的含结晶水的过氧化钙。含结晶水的过100℃温度下脱水可生成黄色的无水过氧化钙CaO2。2 2 2 2 2 4 2 2 试验室常常用BaO与稀硫酸反响制备HO：BaO+HS0=====HO+2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 过氧化物为粉末状固体易吸潮它与水或稀酸作用生成过氧化氢，2NaO+2HO=====4NaOH+O↑；也都可作氧化剂、氧气发生剂和漂白剂，氧吧多数承受CaO 作为氧气发生剂；可与CO 反响并放出O2 2 2 2 2 ===== ；2NaO+2CO 2NaCO===== ；2 2 2 2 3 2过氧化物具有较强的氧化性，如3NaO+Fe=====NaFeO+2NaO；遇到强氧化剂时也会表达出复原2 2 2 4 2性，2KMn4+5NO222O4+5N2424OKO2(超氧化钾)2KO2是很强的氧化剂，与H2O猛烈反响生成O2和H2O2：2KO2＋2H2O===2KOH＋H2O2＋O2↑，2H2O2===2H2O＋O2↑4KO＋2H2O===4KOH＋3O2↑2KO2CO2O

：4KO＋2CO2===2K2CO＋3O2因此，KO2CO2O，常用于急救器中。

2 2 3 2【习题1】wg以下物质在足量的氧气中完全燃烧后，生成的产物全部通入足量的过氧化钠固体粉末中，充分反响后固体增重mg，假设w＜m，则以下组合肯定是( )①氢气和甲醛①一氧化碳和甲醛①甲烷和乙二酸①甲烷和一氧化碳①甲烷和乙醇①乙醇和氢气A．①①① B．①①① C．①①①① D．①①①①【答案】A【解析】混合物完全燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和水与过氧化钠反响的方程式分别为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，依据方程式可知过氧化钠增重的实际质量即混合物中H2和CO(CO)m•(H2)n有剩余，则增重质量大于原质量，即w<m；①H2HCHO无论何种比例混合，都可以表示成(CO)m•(H2)n，故①不符合题意；①COHCHO无论何种比例混合，都可以表示成(CO)m•(H2)n，故①不符合题意；①CH4HOOCCOOH2:1比例混合时可以表示成(CO)4•(H2)5，故①不符合题意；①CH4CO无论以何种比例混合都会有C原子剩余，故①符合题意；①CH4和C2H5OH无论以何种比例混合都会有C原子剩余，故①符合题意；①C2H5OH和H2无论以何种比例混合都会有C原子剩余，故①符合题意；故答案为A。2】某溶液含有①NO、①HCO、①SO2、①CO2、①SO2五种阴离子。向其中参加足量的Na2O23 3 3 3 4固体后，溶液中的离子浓度减小的是(无视溶液体积变化)〔 〕A．①① B．① C．①① D．①①①①【答案】AaO2O与反响生成O2，所以O离子浓度3 3 3减小，CO2离子浓度增大；Na2O2SO2SO2SO2离子浓度减小，SO2浓度增3 3 4 3 432大；NO-浓度根本不变。应选：A。323Na2O2与水的反响，试验如图：〔：H2O2的是

H++HO2-、HO2- H++O2-〕以下分A．①、①中产生的气体能使带火星的木条复燃B．①、①C．①、①KMnO4MnO2D．通过①能比较酸性：HCl＞H2O2【答案】D【解析】依据试验探究可以看出，试管①过氧化钠与水反响生成氢氧化钠与氧气，试管①①钡沉淀与稀盐酸，试管①中过氧化钡再与稀硫酸反响生成过氧化氢与硫酸钡沉淀，试管①化锰催化剂作用下分解生成水和氧气。试管①中过氧化钠与水反响最终生成氢氧化钠与氧气①成水和氧气，因此产生的气体均能是带火星的木条复燃，A项正确；①的反响为复分解与氧化复原反响，①了氧气，因此两个试管中均发生了氧化复原反响和复分解反响，B项正确；①KMnO4与过氧化氢反响生成氧气，KMnO4表达氧化性，而①MnO2则起催化作用，两个试管中产①中过氧化氢全部被氧化①所以产生气体的量不一样，C项正确；①不是可溶性的盐溶液，则不能证明盐酸与过氧化氢的酸性强弱，D项错误；答案选D。【习题4】过氧化钙(CaO2)是一种白色晶体，能潮解，难溶于水，可与水缓慢反响，不溶于乙醇，易与酸反响，常用作杀菌剂、防腐剂等。依据题意，答复相关问题。I．CaO2晶体的制备：CaO2CaCl2在碱性条件下与H2O2反响制得。某化学兴趣小组在试验CaO2的试验方案和装置示意图如下：三颈烧瓶中发生的主要反响的化学方程式为 。冷水浴的目的是 ；步骤①中洗涤CaO2·8H2O的试验操作方法是 ①．CaO2CaO20.200g50mL水和15mL2mol·L-lHCl，振荡使样品溶解生成过氧化氢，再参加几滴MnCl2稀溶液，马上用0.0200mol·L-lKMnO4标准25.00mL标准液。上述过程中使用稀盐酸而不使用稀硫酸溶解样品的缘由是 ；滴定前参加MnCl2稀溶液的作用可能是 。滴定过程中的离子方程式为 ，样品中CaO2的质量分数为 。试验I制得的晶体样品中CaO2含量偏低的可能缘由是： 。【答案】CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl该反响放热防止温度上升导致H2O2分解和氨水中氨气挥发 向过滤器中注入乙醇至浸没沉淀待乙醇流尽后，重复操作2～3次生成的硫酸钙为微溶物，掩盖在样品外表，阻挡反响进一步进展 催化作用4〔〕5HO42 2

+2MnO-+6H+=2Mn2++5O4 2

+8H

O 45.0%2〔5〕CaCl2Ca(OH)2CaO2Ca(OH)2CaO2·8H2O失水不够完全【解析】由题可知，三颈烧瓶中CaCl2在碱性条件下与H2O2发生反响生成CaO2·8H2O，据原子守恒可知，该反响化学方程式为：CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl；H2O2HO2和氨水的热稳定性都较差，温度过高会导致其分解，影响产量和化学反响速率；因过氧化钙可与水缓慢反响，不溶于乙醇，因此可选用乙醇进展洗涤，试验室洗涤沉淀的操作为：向过滤器中注入乙醇至浸没沉淀，待乙醇流尽后，重复操作2~3次；假设选用稀硫酸则2与稀硫酸反响生成微溶物O42对该反响具有催化作用，可加快化学反响速率；滴定过程中酸性高锰酸钾与双氧水反响,Mn元素化合价从+7价降低至+2价，H2O2O元素从-1价升高至0价，依据氧化复原反响得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平该离子方程式为：5HO2 2

+2MnO-+6H+=2Mn2++5O4 2

+8H

O；滴定过程中消耗高锰酸钾的物质的量n=2510-3L20.02mol/L=510-4mol，依据守恒关系可知：n(HO)=n(CaO)=2.5n(KMnO)=1.2510-3molCaO2 2 2 4 2w(CaO

?.25?03mol2g/)=

100%=45%；2 0.2gCaCl2溶液与浓氨水反响导致反响物未完全转化，同时还会导致最终固体中含有局部Ca(OH)2杂CaO2CaO2与水能反响生成微溶物Ca(OH)2会导致生成的CaO2CaO2·8H2O失水不够完全导致固体质量偏大，最终导致计算CaO2含量偏低。【习题5】黄色超氧化钾(KO2)可作为宇宙飞船舱的氧源。某学习小组设计以下试验探究KO2的性质，请答复相关问题：①.KO2与水的反响：取少量KO2口木条复燃；滴加酚酞试液，溶液先变红后褪色。向褪色后溶液中滴加FeCl3溶液，产生的现象为 。①.KO2SO2的反响：〔1〕正确的操作依次是 。(操作可重复选择)①K1通入N2，并维持一段时间后关闭①试验完成，拆卸装置①检查装置气密性，然后装入药品①翻开分液漏斗活塞K2〔2〕A装置发生反响的化学方程式为 。用上述装置验证“KO2与SO2反响生成O2”还存在缺乏，你的改进措施是 。KO2完全反响后，将装置C50.00mL溶液，等分为M、N两份。①M溶液中参加足量的盐酸酸化的BaCl24.66g。4①将N溶液移入锥形瓶中，用0.20molL-1酸性KMnO溶液滴定，当消灭 现象时，到达滴定终点，此时消耗酸性KMnO4溶液20.00mL。4①依据上述现象和数据，请写出装置C中总反响的化学方程式 。【答案】有红褐色沉淀和气泡产生 ①①①①①HSO +NaSO =NaSO +HO+SO 2 4 2 3 2 4 2 2在B、C之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶①滴下最终一滴KMnO4溶液，锥形瓶中溶液由无色变为微红色，且半分钟(30s)内不褪色 ②12KO2+6SO2=2K2SO3+4K2SO4+7O2【解析】①.KO2与水的反响：取少量KO2口木条复燃；滴加酚酞试液，溶液先变红后褪色。溶液中含有大量的KOH溶液和H2O2溶液，向褪色后溶液中滴FeCl3溶液，因此产生的现象为有红褐色沉淀和气泡产生。①〔1〕先检查装置气密性，然后装入药品，再翻开K1通入N2再翻开分液漏斗活塞K2，产生二氧化硫气体，KO2SO2反响，再翻开K1通入N2，并维持一段时间，将生成的SO2全部排解后关闭，试验完成，拆卸装置，因此正确的操作依次是①①①①①；故答案为：①①①①①。〔2〕A装置是浓硫酸和亚硫酸钠反响生成硫酸钠、二氧化硫和水，反响的化学方程式为H2SO4+Na2SO3 =Na2SO4+H2O+SO2 。用上述装置验证“KO2与SO2反响生成O2”还存在缺乏，由于二氧化硫通入到饱和亚硫酸氢钠溶液中带KO2反响生成O2，因此改进措施是在B、C之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶。锥形瓶中溶液由无色变为微红色，且半分钟(30s)内不褪色的现象，到达滴定终点。N0.20mol①L−1KMnO4KMnO4锥形瓶中溶液由无色变为微红色，且半分钟(30s)内不褪色的现象，到达滴定终点。MBaCl2BaSO44.66g0.02mol。N中亚硫酸和高锰酸钾溶液反响，依据5SO2～2MnO，n(SO2)=2.5×0.20mol①L−1×0.02L=0.01mol，生成的3 4 3K2SO4K2SO32:1，请写出装置C12KO2+6SO2=2K2SO3+4K2SO4+7O2。【习题6】Na2O2是一种常见的过氧化物，具有强氧化性和漂白性，通常可用作漂白剂和呼吸面具中的供氧剂。某试验小组通过以下试验探究过氧化钠与水的反响：①用化学方程式解释使酚酞试液变红的缘由，依据试验现象推想红色褪去的缘由是 。①参加MnO2发生反响的化学方程式为 。试验小组两名同学共同设计如下装置探究过氧化钠与二氧化硫的反响。通入SO2将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。甲同学认为aO2与2反响生成了a3和O该反响的化学方程式 检验反响后B中的白色固体含有Na2SO3的方法是 。①乙同学认为反响后的BNa2SO3Na2SO4。乙同学猜测的理由是 Na2SO4的存在，乙同学设计如下试验方案：甲同学认为该试验方案的现象不能证明有Na2SO4生成，其理由为 。①请补充完整试验小组测定B中反响完全后固体组成的试验方案：称取样品ag加水溶解， ，烘干，称量沉淀质量为bg，然后计算各物质的含量。【答案】①2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ 反响生成的H2O2具有漂白作用 ①2H2O2=2H2O+O2↑①2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2 取反响生成白色固体少许,滴入稀硫酸,生成无色气体使品红溶液褪色,说明含Na2SO3 ①过氧化钠具有强氧化性，二氧化硫有较强的复原性 稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡；①加盐酸酸化的氯化钡溶液，过滤，洗涤【解析】①过氧化钠和水反响生成氢氧化钠是碱，碱遇酚酞变红，反响方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；红色褪去的可能缘由是过氧化钠和水反响生成的过氧化氢具有氧化性，能氧化有色物质；①过氧化氢在二氧化锰做催化剂分解生成水和氧气，反响的化学方程式为：2H2O2=2H2O+O2↑；3①Na2O2SO2Na2SO3和O2，结合得失电子守恒知，该反响方程式为：2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2，要证明白色固体中含有Na2SO3SO2−就可以了，则取反响生成白色固体少许，滴入稀硫酸，生成无色气体使品红溶液褪色，说明含Na2SO3；3①由于过氧化钠具有强氧化性，二氧化硫有较强的复原性，两者发生氧化复原反响生成Na2SO4；由试验流程可知，稀硝酸具有强氧化性，它也会将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，最终也生成硫酸钡沉淀，则不能说明反响的后BNa2SO3Na2SO4；①由于亚硫酸钡易溶于盐酸，硫酸钡不溶，所以测定B中反响完全后固体组成的试验方案为称取样品a加水溶解，加盐酸酸化的氯化钡溶液，过滤，洗涤烘干，称量沉淀质量为b克，计算含量。【习题7】过氧化钙是一种型的、环境友好的多功能无机化工产品，它是一种格外稳定的过氧化物，常温下枯燥不分解，有较强的漂白、杀菌、消毒作用且对环境无污染。下面是某学习小组模拟用大理石〔FeO固体〕和过氧化氢为原料来制备过氧化钙以及对其含量测定分析过程。①.碳酸钙的制备〔1〕.步骤①参加试剂A的目的是 。操作①所需要的玻璃仪器 。①.制备步骤步骤一：将以上制得的碳酸钙置于烧杯中，逐滴参加6mol·1的盐酸，直至烧杯中剩余极少量的碳酸钙固体未溶，将溶液加热煮沸，趁热过滤除去未溶的碳酸钙。230mL6%15ml浓氨水中，将制得的氯化钙溶液和过氧化氢-氨水混合液置于冰水中冷却，观看白色的过氧化钙晶体的生成。35mL2~3次，将晶体抽干。步骤4：将抽干后的过氧化钙晶体放在外表皿上，于烘箱内在105①下烘1h问题争论步骤一中将溶液煮沸的作用是 。步骤二中反响的化学方程式为 。步骤三中将过滤得到的白色晶体，使用乙醇洗涤的目的是 。Ⅲ.过氧化钙含量的测定注入水，并将水准管上下移动，以除去橡皮管内的空气。①准确称取0.40g〔准确到0.01g〕无水过氧化钙参加试管中，转动试管使过氧化钙在试管内均匀铺成薄层。把试管连接到量气管上，塞紧橡皮塞。悬转活塞使量气管通向试管，调整水准管，登记量气管内液面的初读数。①验时的温度和大气压力。计算出产品中过氧化钙的百分含量。写出上述试验中“调整水准管”的操作 。假设测得氧气的体积为44.8mL〔已经折算成标准状况下〕，则该争论小组制备的过氧化钙的纯度为 。【答案】Fe2+Fe3+玻璃棒、漏斗、烧杯赶走溶液中的二氧化碳CaCl2+H2O2+2NH3•H2O=CaO2+2NH4Cl+2H2O防止溶解损失，加快沉淀枯燥速度或除去晶体外表吸附杂质上下移动水准管，使两管内液面相平〔或其它合理答案〕〔7〕72%【解析】大理石中含有杂质氧化亚铁，酸浸后为二价铁离子，需要参加氧化剂将其氧化成三价铁离子便于调整pH去除，所以参加试剂AFe2+Fe3+；由后面的滤渣，滤液可知，操作①为过滤，所需要的玻璃仪器有：玻璃棒、漏斗、烧杯；3碳酸钙与盐酸反响生成的二氧化碳可溶于水，煮沸可以赶走溶液中溶解的二氧化碳，防止后续过程产CO2-Ca2+形成碳酸钙；3反响物为氯化钙、过氧化氢、氨水，生成物为过氧化钙、氯化铵、水，化学方程式为：CaCl2+H2O2+2NH3•H2O=CaO2+2NH4Cl+2H2O；过氧化钙不溶于乙醇，使用乙醇洗涤可以削减溶解损失，并可以加快沉淀的枯燥速度、除去晶体外表吸附杂质；试验中“调整水准管”的操作：上下移动水准管，调整气压差，使两管内液面相平；氧气物质的量为：0.0448L÷22.4L/moL=0.002moL，依据过氧化钙加热分解化学方程式，得出过氧化钙0.004moL0.004moL×72g/moL÷0.40g×100％=72%。【习题8】过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的试验方法。答复以下问题：〔一〕碳酸钙的制备石灰石

盐酸双氧水和氨水过滤 滤渣(含少量铁的氧化物) 小火煮沸①

滤液碳酸铵溶液CaCO3氨水3〔1〕步骤①参加氨水的目的是 。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于 。如图是某学生的过滤操作示意图，其操作不标准的是 〔填标号〕。a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b．玻璃棒用作引流c．将滤纸潮湿，使其紧贴漏斗壁d．滤纸边缘高出漏斗e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备CaCO3稀盐酸、煮沸、过滤滤液氨水与双氧水