过氧化钠与二氧化碳反应机理的探究

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【摘 要】本文探究过氧化钠与二氧化碳反应机理，通过实验验证只有在潮湿的空气中，过氧化钠才能吸收二氧化碳并放出氧气，且通过反应实质的探究分析了该反应的得失电子情况。

【关键词】过氧化钠与二氧化碳反应机理；氧化还原机理

1.问题提出

在人教版高中化学必修1中，在第三章第二节几种重要的金属化合物中，讲到“过氧化钠还能与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应方程式为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2因此，它用在呼吸面具上和潜水艇里作为氧气的来源”。笔者在教学过程及听课过程中发现许多老师及在向学生分析该反应的实质时，都是认为过氧化钠直接与二氧化碳反应，生成碳酸钠和氧气，并且用双线桥标出该反应过程的电子转移情况。

认为在反应过程中，Na2O2O2氧元素的化合价由-1升为0价，氧化产物是O2，Na2O2Na2CO3氧元素的化合价由-1降为-2价，因此Na2CO3是还原产物，但事实并非如此。

2.实验设想

过氧化钠与二氧化碳反应是过氧化钠的重要化学性质之一。查阅资料知，在潮湿的空气中，过氧化钠能吸收二氧化碳并放出氧气，关于干燥的二氧化碳与过氧化钠反应却有两种不同的观点：一是干燥的二氧化碳能和过氧化钠反应生成氧气；二是干燥的二氧化碳不能和过氧化钠反应。笔者结合相关的资料重新设计实验验证二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气的本质。

3.过氧化钠与二氧化碳反应实质的实验探究

3.1实验用品：实验仪器与药品

仪器：分液漏斗，直型玻璃管，各种玻璃管，双孔橡皮塞，锥形瓶等

药品：大理石，稀盐酸，饱和NaHCO3溶液，浓硫酸，无水硫酸铜粉末，Na2O2粉末，带火星的木条

3.2实验设计

二氧化碳的实验室制法一般选择用大理石和稀盐酸为原料，制出的二氧化碳气体中含有少量HCl和水蒸气杂质。可以用饱和NaHCO3溶液除去HCl气体，可用浓硫酸出去水蒸气，用无水硫酸铜粉末检验水蒸气是否除尽。

对比实验：

3.实验结论

过氧化钠只有在有水存在的条件下才可以和二氧化碳发生反应，反应过程为：

第一步：Na2O2与水先反应生成H2O2：

Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2（非氧化还原反应）

第二步：H2O2不稳定随即发生分解：2H2O2=2H2O+O2（氧化还原反应）

第三步：CO2与第一步反应中生成的NaOH反应： 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O（非氧化还原反应）

上述各式相加就得到总反应方程式：

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，且为放热反应。而过氧化钠与二氧化碳在干燥条件下是不反应的。

Na2O2与CO2的反应中，氧化产物是O2，还原产物不是Na2CO3而是H2O，Na2O2在反应过程中充当了氧化剂、还原剂的双重角色。

电子转移情况的正确表达式为：

①中间产物H2O2歧化生成的水

②CO2与NaOH反应生成的水

【参考文献】

[1]武汉大学，吉林大学等.无机化学（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011，802

[2]杨玉琴，谢丹敏，李军.过氧化钠与二氧化碳反应实质的实验探究[J].中小学实验与装备，2005年（6），2，3