過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)機理的探究

李晶

【摘 要】本文探究過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)機理，通過實驗驗證只有在潮濕的空氣中，過氧化鈉才能吸收二氧化碳并放出氧氣，且通過反應(yīng)實質(zhì)的探究分析了該反應(yīng)的得失電子情況。

【關(guān)鍵詞】過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)機理；氧化還原機理

1.問題提出

在人教版高中化學必修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源”。筆者在教學過程及聽課過程中發(fā)現(xiàn)許多老師及在向?qū)W生分析該反應(yīng)的實質(zhì)時，都是認為過氧化鈉直接與二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈉和氧氣，并且用雙線橋標出該反應(yīng)過程的電子轉(zhuǎn)移情況。

認為在反應(yīng)過程中，Na2O2→O2氧元素的化合價由-1升為0價，氧化產(chǎn)物是O2，Na2O2→Na2CO3氧元素的化合價由-1降為-2價，因此Na2CO3是還原產(chǎn)物，但事實并非如此。

2.實驗設(shè)想

過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)是過氧化鈉的重要化學性質(zhì)之一。查閱資料知，在潮濕的空氣中，過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氧化鈉反應(yīng)卻有兩種不同的觀點：一是干燥的二氧化碳能和過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣；二是干燥的二氧化碳不能和過氧化鈉反應(yīng)。筆者結(jié)合相關(guān)的資料重新設(shè)計實驗驗證二氧化碳與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣的本質(zhì)。

3.過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)實質(zhì)的實驗探究

3.1實驗用品：實驗儀器與藥品

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，無水硫酸銅粉末，Na2O2粉末，帶火星的木條

3.2實驗設(shè)計

二氧化碳的實驗室制法一般選擇用大理石和稀鹽酸為原料，制出的二氧化碳氣體中含有少量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，用無水硫酸銅粉末檢驗水蒸氣是否除盡。

對比實驗：

3.實驗結(jié)論

過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)過程中充當了氧化劑、還原劑的雙重角色。

電子轉(zhuǎn)移情況的正確表達式為：

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】

[1]武漢大學，吉林大學等.無機化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011，802

[2]楊玉琴，謝丹敏，李軍.過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)實質(zhì)的實驗探究[J].中小學實驗與裝備，2005年（6），2，3endprint