李晶

【摘 要】本文探究過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)機(jī)理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證只有在潮濕的空氣中，過(guò)氧化鈉才能吸收二氧化碳并放出氧氣，且通過(guò)反應(yīng)實(shí)質(zhì)的探究分析了該反應(yīng)的得失電子情況。

【關(guān)鍵詞】過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)機(jī)理；氧化還原機(jī)理

1.問(wèn)題提出

在人教版高中化學(xué)必修1中，在第三章第二節(jié)幾種重要的金屬化合物中，講到“過(guò)氧化鈉還能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，反應(yīng)方程式為：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑因此，它用在呼吸面具上和潛水艇里作為氧氣的來(lái)源”。筆者在教學(xué)過(guò)程及聽(tīng)課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)許多老師及在向?qū)W生分析該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)時(shí)，都是認(rèn)為過(guò)氧化鈉直接與二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈉和氧氣，并且用雙線(xiàn)橋標(biāo)出該反應(yīng)過(guò)程的電子轉(zhuǎn)移情況。

認(rèn)為在反應(yīng)過(guò)程中，Na2O2→O2氧元素的化合價(jià)由-1升為0價(jià)，氧化產(chǎn)物是O2，Na2O2→Na2CO3氧元素的化合價(jià)由-1降為-2價(jià)，因此Na2CO3是還原產(chǎn)物，但事實(shí)并非如此。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)想

過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)是過(guò)氧化鈉的重要化學(xué)性質(zhì)之一。查閱資料知，在潮濕的空氣中，過(guò)氧化鈉能吸收二氧化碳并放出氧氣，關(guān)于干燥的二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)卻有兩種不同的觀(guān)點(diǎn)：一是干燥的二氧化碳能和過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成氧氣；二是干燥的二氧化碳不能和過(guò)氧化鈉反應(yīng)。筆者結(jié)合相關(guān)的資料重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成氧氣的本質(zhì)。

3.過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)實(shí)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究

3.1實(shí)驗(yàn)用品：實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

儀器：分液漏斗，直型玻璃管，各種玻璃管，雙孔橡皮塞，錐形瓶等

藥品：大理石，稀鹽酸，飽和NaHCO3溶液，濃硫酸，無(wú)水硫酸銅粉末，Na2O2粉末，帶火星的木條

3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法一般選擇用大理石和稀鹽酸為原料，制出的二氧化碳?xì)怏w中含有少量HCl和水蒸氣雜質(zhì)?？梢杂蔑柡蚇aHCO3溶液除去HCl氣體，可用濃硫酸出去水蒸氣，用無(wú)水硫酸銅粉末檢驗(yàn)水蒸氣是否除盡。

對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

過(guò)氧化鈉只有在有水存在的條件下才可以和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程為：

第一步：Na2O2與水先反應(yīng)生成H2O2：

Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2（非氧化還原反應(yīng)）

第二步：H2O2不穩(wěn)定隨即發(fā)生分解：2H2O2=2H2O+O2↑（氧化還原反應(yīng)）

第三步：CO2與第一步反應(yīng)中生成的NaOH反應(yīng)： 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O（非氧化還原反應(yīng)）

上述各式相加就得到總反應(yīng)方程式：

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，且為放熱反應(yīng)。而過(guò)氧化鈉與二氧化碳在干燥條件下是不反應(yīng)的。

Na2O2與CO2的反應(yīng)中，氧化產(chǎn)物是O2，還原產(chǎn)物不是Na2CO3而是H2O，Na2O2在反應(yīng)過(guò)程中充當(dāng)了氧化劑、還原劑的雙重角色。

電子轉(zhuǎn)移情況的正確表達(dá)式為：

①中間產(chǎn)物H2O2歧化生成的水

②CO2與NaOH反應(yīng)生成的水

【參考文獻(xiàn)】

[1]武漢大學(xué)，吉林大學(xué)等.無(wú)機(jī)化學(xué)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011，802

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