Номер 4, страница 229 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

8.4. Как различить оксид и пероксид натрия?

Оксид натрия ($Na_2O$) и пероксид натрия ($Na_2O_2$) можно различить с помощью качественных химических реакций, основанных на различии в их свойствах. Основное отличие заключается в том, что пероксид натрия является сильным окислителем и при взаимодействии с водой или кислотами образует пероксид водорода ($H_2O_2$), который, в свою очередь, может разлагаться с выделением кислорода.

Способ 1. Взаимодействие с водой.

Это самый простой и наглядный способ. Необходимо в две пробирки с небольшим количеством дистиллированной воды аккуратно добавить поочередно исследуемые вещества.

• При добавлении оксида натрия ($Na_2O$) в воду произойдет бурная реакция с выделением большого количества тепла и образованием раствора гидроксида натрия. Выделения газа наблюдаться не будет.
  Уравнение реакции:
  $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$
• При добавлении пероксида натрия ($Na_2O_2$) в воду также произойдет бурная экзотермическая реакция с образованием гидроксида натрия, но, кроме этого, будет наблюдаться интенсивное выделение пузырьков газа — кислорода. Кислород образуется в результате разложения пероксида водорода, который является промежуточным продуктом реакции.
  Уравнение реакции:
  $2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2 \uparrow$

Ответ: В пробирке, где выделяется газ, находится пероксид натрия. В пробирке, где газ не выделяется, — оксид натрия.

Способ 2. Взаимодействие с кислотой.

Можно подействовать на оба вещества разбавленным раствором сильной кислоты, например, соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$). Реакции лучше проводить при охлаждении, чтобы избежать разложения пероксида водорода.

• Оксид натрия ($Na_2O$) реагирует с кислотой, образуя соль и воду.
  $Na_2O + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O$
• Пероксид натрия ($Na_2O_2$) реагирует с кислотой, образуя соль и пероксид водорода.
  $Na_2O_2 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O_2$

Полученные растворы будут внешне неразличимы, но их состав разный. Для обнаружения пероксида водорода в одной из пробирок можно добавить несколько капель раствора иодида калия ($KI$). В пробирке, где образовался пероксид водорода, начнется реакция с выделением свободного йода, который окрасит раствор в бурый цвет.

$H_2O_2 + 2KI + 2HCl \rightarrow I_2 \downarrow + 2KCl + 2H_2O$

В пробирке с продуктами реакции оксида натрия и кислоты никаких изменений при добавлении иодида калия не произойдет.

Ответ: Проба, которая при добавлении раствора иодида калия окрашивается в бурый цвет, содержит пероксид натрия.

Способ 3. Взаимодействие с углекислым газом.

Этот способ основан на разной реакции веществ с углекислым газом ($CO_2$).

• Оксид натрия ($Na_2O$) поглощает углекислый газ, образуя карбонат натрия.
  $Na_2O + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3$
• Пероксид натрия ($Na_2O_2$) также реагирует с углекислым газом с образованием карбоната натрия, но при этом выделяется кислород. Эта реакция используется в изолирующих противогазах и на подводных лодках для регенерации воздуха.
  $2Na_2O_2 + 2CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + O_2 \uparrow$

Ответ: Вещество, которое при реакции с углекислым газом выделяет кислород, — это пероксид натрия.