过氧化钠 化学式为Na2 O2 ,又称二氧化钠 或双氧化钠 ,是钠 在过量氧气 中燃烧 的产物。[ 6] 它是一种过氧化物 ,水合物 和过氧水合物包括 Na2 O2 ·2H2 O2 ·4H2 O、Na2 O2 ·2H2 O、Na2 O2 ·2H2 O2 和Na2 O2 ·8H2 O。[ 7]
物理性质
在常温下,纯品过氧化钠为白色,但一般见到的过氧化钠呈淡黄色(混有超氧化钠 的缘故)。它是六方晶系 的[ 4] ,在512 °C下转变成结构未知的同质异形体 。[ 8] 继续加热到沸点657 °C时,过氧化钠会分解成Na2 O,并放出O2 。[ 9] 过氧化钠易变质,应密封保存。过氧化钠对人有强烈的腐蚀性,与易燃物接触易引起火灾,在高温下甚至会发生爆炸。过氧化钠着火不能用水扑灭,必须用沙土或盐盖灭。
制取
过氧化钠可以通过金属钠与氧气在130–200 C下的反应大规模制备。该反应会产生氧化钠 ,之后吸收氧气氧化成过氧化钠:[ 8] [ 10]
4 Na + O2 → 2 Na2 O
2 Na2 O + O2 → 2 Na2 O2
过氧化钠的八水合物可以通过过氧化氢与氢氧化钠的反应制取,化学方程式为:[ 11]
H
2
O
2
+
2
N
a
O
H
→ → -->
N
a
2
O
2
+
2
H
2
O
{\displaystyle {\rm {H_{2}O_{2}+2NaOH\rightarrow Na_{2}O_{2}+2H_{2}O\,}}}
化学性质
过氧化钠是强氧化剂 ,可以与多种金属单质以及非金属化合物发生反应。
过氧化钠与水反应,生成氢氧化钠 和氧气 :[ 10]
2
N
a
2
O
2
+
2
H
2
O
→ → -->
4
N
a
O
H
+
O
2
{\displaystyle {\rm {2Na_{2}O_{2}+2H_{2}O\rightarrow 4NaOH+O_{2}}}}
实际的反应是过氧化钠首先和水反应生成氢氧化钠和双氧水,反应的方程式:
Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂
然后双氧水 会分解 生成水和氧气,反应的化学方程式为:
2H₂O₂ = 2 H₂O + O₂↑
这是一个放热反应 ,又由于生成物中含有氧气,因此极易引起可燃物的燃烧和爆炸。
注意: 若把过氧化钠加入滴有酚酞 的水中,溶液会先变红后褪色。 因为反应产生的氢氧化钠使酚酞试液变红 ,同时,过氧化钠与水反应生成了具有漂白性的过氧化氢 。
过氧化钠与二氧化碳 反应,生成碳酸钠 (Na2 CO3 )和氧气:
2
N
a
2
O
2
+
2
C
O
2
→ → -->
2
N
a
2
C
O
3
+
O
2
{\displaystyle {\rm {2Na_{2}O_{2}+2CO_{2}\rightarrow 2Na_{2}CO_{3}+O_{2}}}}
过氧化钠与稀硫酸 反应,生成硫酸钠 (Na2 SO4 )、水 和氧气:
2
N
a
2
O
2
+
2
H
2
S
O
4
→ → -->
2
N
a
2
S
O
4
+
O
2
+
2
H
2
O
{\displaystyle {\rm {2Na_{2}O_{2}+2H_{2}SO_{4}\rightarrow 2Na_{2}SO_{4}+O_{2}+2H_{2}O}}}
可以把过氧化钠溶解在低温的硫酸中,然后减压蒸馏即可得到过氧化氢 (H2 O2 ):
N
a
2
O
2
+
H
2
S
O
4
→ → -->
H
2
O
2
+
N
a
2
S
O
4
{\displaystyle {\rm {Na_{2}O_{2}+H_{2}SO_{4}\rightarrow H_{2}O_{2}+Na_{2}SO_{4}}}}
类似的还有与盐酸的反应:
2
N
a
2
O
2
+
4
H
C
l
→ → -->
4
N
a
C
l
+
O
2
+
2
H
2
O
{\displaystyle {\rm {2Na_{2}O_{2}+4HCl\rightarrow 4NaCl+O_{2}+2H_{2}O}}}
在碱性环境中,过氧化钠可以把化合物中+3价的砷 (As)氧化成+5价,把+3价的铬 (Cr)氧化成+6价。利用这个反应可以将某些岩石矿物中的+3价铬除去,方法为:在600~700摄氏度的高温下用过氧化钠将铁矿中的3价铬氧化成Na2 CrO4 ,而Na2 CrO4 可以用水溶掉:
2
F
e
(
C
r
O
2
)
2
+
7
N
a
2
O
2
→ → -->
F
e
2
O
3
+
4
N
a
2
C
r
O
4
+
3
N
a
2
O
{\displaystyle {\rm {2Fe(CrO_{2})_{2}+7Na_{2}O_{2}\rightarrow Fe_{2}O_{3}+4Na_{2}CrO_{4}+3Na_{2}O}}}
另外,过氧化钠可以将铁 单质氧化成含FeO4 2− 的铁酸盐 ,还可以在一般条件下将有机物 氧化成乙醇 和碳酸盐 ,也可以与硫化物和氯化物发生剧烈反应。
过氧化钠的热稳定性 好,可加热到熔融 状态而不分解。
用途
由于过氧化钠具有强氧化性,因此可以用来漂白织物、麦杆、羽毛等,也可用做除臭剂或消毒剂。在分析化学 上用于处理矿样。由于它和二氧化碳反应放出氧气,因此可以用来在潜水艇 等缺少氧气的环境中提供供人呼吸的氧气。
參考文獻
^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Record of Natriumperoxid in the GESTIS Substance Database from the IFA
^ 2.0 2.1 2.2 Entry on Natriumperoxid . at: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, retrieved 2017-01-30.
^ E. Wiberg , N. Wiberg , A.F. Holleman : Anorganische Chemie . 103. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin/ Boston 2017, ISBN 978-3-11-026932-1 , S. 602, (abgerufen über De Gruyter Online).
^ 4.0 4.1 Tallman, R. L.; Margrave, J. L.; Bailey, S. W. The Crystal Structure Of Sodium Peroxide. J. Am. Chem. Soc. 1957, 79 (11): 2979–80. doi:10.1021/ja01568a087 .
^ 5.0 5.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th Ed. . Houghton Mifflin Company. 2009: A23. ISBN 978-0-618-94690-7 .
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon. 1984: 98. ISBN 0-08-022057-6 .
^ Harald Jakob, Stefan Leininger, Thomas Lehmann, Sylvia Jacobi, Sven Gutewort. "Peroxo Compounds, Inorganic". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2007, Wiley-VCH, Weinheim. doi :10.1002/14356007.a19_177.pub2 .
^ 8.0 8.1 Macintyre, J. E., ed. Dictionary of Inorganic Compounds, Chapman & Hall: 1992.
^ Lewis, R. J. Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, 10th ed. , John Wiley & Sons, Inc.: 2000.
^ 10.0 10.1 E. Dönges "Lithium and Sodium Peroxides" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 979.
^ R. A. Penneman. Potassium Sodium Peroxide 8-Hydrate. Inorg. Synth. 1950, 3 : 1–4. doi:10.1002/9780470132340.ch1 .
卤素、拟卤素 礦素(氧族) 氮族 晶素(碳族) 硼族 鹼土金屬、 鹼金屬、惰氣 副族金属 有机酸盐 有机化合物