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過氧化鈉 | |
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過氧化鈉,是鈉在氧氣或空氣中燃燒的產物之一,純品過氧化鈉為白色,但一般見到的過氧化鈉呈淡黃色,原因是反應過程中生成了少量超氧化鈉(高中教科書上不區分,Na2O2為淡黃色)。過氧化鈉易潮解、有腐蝕性,應密封保存。過氧化鈉具有強氧化性,可以用來漂白紡織類物品、麥杆、羽毛等。[1]
基本信息
中文名 過氧化鈉 [2] 外文名 sodium peroxide
化學式 Na2O2
CAS登錄號 1313-60-6
熔 點 460℃
危險性符號 R:R7-R14-R26/27/28-R29-R41
外 觀 白色至黃色粉末
比熱容 89.37 J/mol K
分子量 77.98
沸 點 657℃ (分解)
應 用 氧氣發生劑、漂白劑等
危險性描述 強氧化性、與水反應
密 度 2.805 g/cm3
英文名 Sodium peroxide
標準生成熱 −515 kJ·mol−1
EINECS登錄號 215-209-4
水溶性 與水劇烈反應
屬 性 化學試劑
標準熵值 95 J·mol−1·K−1
安全性描述 S:S7/8-S37/39
吉布斯自由能 -446.9 kJ/mol
理化性質
物理性質
固體(粉末)純的過氧化鈉為淡黃色,易吸潮,溶於乙醇、水和酸(本質是 與其發生反應),難溶於鹼。燃燒法製備
的過氧化鈉其中常含有10%的超氧化鈉而顯淡黃色,密度為2.805g/cm,熔點為460℃,沸點657℃。其水合物有Na2O2‧2H2O和Na2O2‧8H2O兩種。
化學性質
過氧化鈉是離子化合物,其中氧元素顯-1價,鈉元素顯+1價,可以把過氧化鈉溶解在低溫的硫酸中,然後減壓蒸餾即可得到過氧化氫(H2O2):
過氧化鈉可與水、酸反應,生成氫氧化鈉和過氧化氫(過氧化氫會分解成水和氧氣),也能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣。
過氧化鈉還能氧化一些金屬。例如,熔融的過氧化鈉能把鐵氧化成高鐵酸根;能將一些不溶於酸的礦石共熔使礦石分解。
在鹼性環境中,過氧化鈉可以把化合物中+3價的砷(As)氧化成+5價,把+3價的鉻(Cr)氧化成+6價。利用這個反應可以將某些岩石礦物中的+3價鉻除去。還可以在一般條件下將有機物氧化成乙醇和碳酸鹽,也可以與硫化物和氯化物發生劇烈反應。
常見反應
這裡需要特別說明的是,無論NO還是NO₂都可以被過氧化鈉吸收,因此可用於吸收NO
Na₂O₂ + 2 NO = 2NaNO₂
Na₂O₂ + 2 NO₂= 2NaNO₃所以,所有中學習題中所謂的NO,NO2,CO2混合氣體通過過氧化鈉後
殘留NO或者NO₂氣體的描述為錯誤的過氧化鈉不屬於鹼性氧化物,屬於過氧化物,可與二氧化碳(與乾燥的二氧化碳不發生反應),酸反應,反應過程中均有氧氣放出,化學方程式分別為:
2Na₂O₂+2CO₂= 2Na₂CO₃+O₂
過氧化鈉和水的反應首先產生過氧化氫,鹼性過氧化氫不穩定,會分解
Na₂O₂ + 2 H₂O = 2 NaOH + H₂O₂
2H₂O₂ = 2 H₂O + O₂↑,反應放熱
總反應化學方程式:
2Na₂O₂+ 2H₂O = 4NaOH +O₂↑
與次高價氣態非金屬氧化物能發生氧化還原反應,生成鹽,但不放出氧氣,直接化合如:
Na₂O₂ + SO₂ = Na₂SO₄
與最高價氣態非金屬氧化物能發生氧化還原反應,生成鹽,放出氧氣,例:
2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃+ O₂
2Na₂O₂ + 2SO₃ = 2Na₂SO₄ + O₂
過氧化鈉和二氧化硫反應生成亞硫酸鈉和氧氣,亞硫酸鈉和氧氣反應生成過氧化鈉過氧化鈉硫酸鈉
反應方程式:
2 Na₂O₂ + 2SO₂ = 2 Na₂SO₃ + O₂
2 Na₂SO₃ + O₂ = 2 Na₂SO₄
所以 Na₂O₂ + SO₂ = Na₂SO₄過氧化鈉的反應過氧化鈉的反應
另外,過氧化鈉可以將鐵單質氧化成含FeO₄的鐵酸鹽,還可以在一般條件下將有機物氧化成乙醇和碳酸鹽。,也可以與硫化物和氯化物發生劇烈反應。
過氧化鈉的熱穩定性好,可加熱到熔融狀態而不分解。
製備方法
方法一
工業上製備過氧化鈉的方法是將鈉加熱至熔化,通入一定量的除去二氧化碳的乾燥空氣,維持溫度在453-473K用過氧化鈉製取氧氣 高中化學實驗用過氧化鈉製取氧氣 高中化學實驗之間,鈉即被氧化為氧化鈉,進而增加空氣流量並迅速提高溫度至573-673K,即可製得過氧化鈉。
其化學反應方程式為:
4Na+O2= 2Na2O
2Na2O+O2—點燃— 2Na2O2
方法二
過氧化鈉主要靠鈉的燃燒來製取,工業上將鈉裝入鋁盤,通入乾燥且不含二氧化碳的空氣,先保持180~200攝用過氧化鈉製取氧氣用過氧化鈉製取氧氣氏度,使鈉氧化成氧化鈉(Na2O),再增加通入氣體量,同時升溫至300~400攝氏度,即可得到純淨的過氧化鈉。
其化學反應方程式為:
4Na+O2 = 2Na2O
2Na2O+O2 —點燃— 2Na2O2
方法三
過氧化鈉也可以通過過氧化氫與氫氧化鈉的反應製取,化學方程式為:高中化學-用過氧化鈉製取氧氣高中化學-用過氧化鈉製取氧氣
2NaOH +H2O2 = Na2O2+ 2H2O
物質用途
1.它能與CO2作用,放出O2。
2Na2O2+ 2CO2 = 2Na2CO3+O2
根據這個性質,可將它用在礦山、坑道、潛水或宇宙飛船等缺氧的場合,將人們呼出的CO2再轉換成O2,以供呼吸之用。
2.過氧化鈉可用來除去O2中的H2O和CO2雜質。
3.過氧化鈉還可以用於消毒、殺菌和漂白等,在工業上常用做漂白劑、殺菌劑、消毒劑、去臭劑、氧化劑等。
4.熔融態的過氧化鈉是非常好的氧化劑,可以把Fe氧化為高鐵酸根,甚至可以在常溫下把有機物轉化為碳酸鹽。
①用磷酸或磷酸二氫鈉將過氧化鈉水溶液中和至PH:9.0~9.7,使 生成磷酸氫鈉和過氧化氫的水溶液。
②使所說的磷酸氫鈉和過氧化氫水溶液冷卻到+5~-5℃,從而使絕 大部分磷酸氫鈉以十水磷酸氫鈉水合物形式析出。
③在離心分離器中對含有磷酸氫鈉水合物和過氧化氫水溶液混合物進行分
離,從而使磷酸氫鈉水合物結晶從含少量磷酸氫鈉的過氧化氫水溶液中分離出來。
④將所說的含少量磷酸氫鈉的過氧化氫水溶液在蒸發器中蒸發,得到含過氧化氫和水的蒸汽,而含過氧化氫的磷酸氫鈉濃鹽溶液從底部流出並返回中和槽。
⑤將所說 的含過氧化氫和水的蒸汽在分餾塔中進行減壓分餾,得到約30%過氧化氫。
安全相關
過氧化鈉具有強氧化性,在熔融狀態時遇到棉花、炭粉、鋁粉等還原性物質會發生爆炸。因此存放時應注意安
全,不能與易燃物接觸。它易吸潮,有強腐蝕性,會引起燒傷。