Курсовая работа: Синтез Na2O2 (пероксида натрия)

👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Курсовая работа по неорганической химии
В повседневной жизни пероксиды очень важны для человека. Пероксид водорода, например, широко используется для отбеливания тканей и шерсти, соломы, перьев. Разлагая красящие вещества (пигменты), он не разрушает отбеливаемый материал. В медицине H 2
O 2
используется как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство [1].
Большое практическое применение также имеют пероксиды щелочноземельных металлов, например, BaO 2
(для получения H 2
O 2
, в органическом синтезе, в пиротехнике, для покрытия термоионных катодов). В меньшей степени применяют пероксид кальция (в хлебопечении, вулканизации бутилкаучука), пероксид стронция (в пиротехнике), гидратные формы пероксидов магния и цинка (в медицине) [2].
Целью этой работы было синтезирование пероксида водорода по реакции:
2NaOH + H 2
O 2
= Na 2
O 2
+ 2H 2
O. (1)
Пероксид натрия употребляется для отбелки различных материалов (соломы, шелка, костей, шерсти) и для изготовления противогазов, а также при подводных работах, в подводных лодках.
Применение пероксида натрия в последних случаях основано на процессе взаимодействия между пероксидом и двуокисью углерода, [3]:
Na 2
+
O 2
2–
+ CO 2
= Na 2
+
CO 3
2–
+ O 2
. (2)
1.1 Общая характеристика пероксидов

Пероксидами называют кислородные соединения, содержащие ион кислорода, не полностью восстановленный, в виде [O 2
] 2–
, [О 4
] 2–
или [О 2
] –
[3].
Соединения, содержащие в своем составе пероксогруппу (О―О) 2–
и называемые пероксосоединениями, рассматривают как производные пероксида водорода и делят на два больших вида: простые и комплексные. К простым пероксосоединениям относятся соединения, называемые пероксидами, в которых пероксогруппа соединена с ионом или атомом металла ионной или атомной связью. Эти соединения могут быть образованы всеми металлами IА-, IIА – (за исключением бериллия) и II В-группы периодической системы Д.И. Менделеева. По мере увеличения электроотрицательности металла (от щелочных и щелочно-земельных металлов к таким d-металлам, как ртуть) ионный характер связи в пероксидах изменяется на ковалентный [4].
Кроме пероксидов формулы Me 2
[O 2
], для калия, рубидия и цезия имеются еще пероксиды типа Me 2
[O 3
] и Me 2
[O 4
]. Пероксиды типа Me 2
[O 4
] имеют строение Me 2
+
[[O 2
] 2–
O 2
] 2–
, т.е. молекулярный кислород в этих соединениях находится в комплексе с ионом кислорода [O 2
] 2–
: [[O 2
] 2–
O 2
] 2 –
[3].
К комплексным пероксосоединениям относятся соединения, в которых пероксогруппа является лигандом. Такие соединения образуют элементы III и последующих групп периодической системы.
Комплексные пероксогруппы принято делить на пять групп. Первая из них – это пероксокислоты и их соли общего состава [Э п

(О 2
2–
) x
L y
] z
–
, в которых один или несколько пероксид-ионов входят в комплексный ион, играя роль либо монодентатного лиганда (Э–О–О –
), либо бидентатного лиганда (О–О), либо мостикового лиганда (Э–О–О–Э) с образованием многоядерного комплекса, где Э – элемент-комплексообразователь и L – лиганды, к которым относится и О 2–
.
К этой группе соединений относятся многочисленные пероксокислоты, образованные серой. Известна пероксомоносерная кислота (кислота Каро) состава H 2
SO 5
. Лигандная пероксогруппа в комплексах играет роль мостиковой связи предпочтительнее между атомами неметаллов. Это имеет место, в частности, в пероксодисерной кислоте состава H 2
S 2
O 8
– белом кристаллическом легкоплавком веществе.
Вторую группу пероксидных комплексов образуют соединения, содержащие пероксогруппу в составе комплексного катиона или комплексной молекулы и потому не являющиеся пероксокислотами или их солями. Состав таких комплексов может быть выражен формулой: [Э n
(O 2
) x
L y
] z
.
Третью, четвертую и пятую группы пероксидных комплексных соединений образуют пероксиды, содержащие, соответственно, либо кристаллизованную воду (например, кристаллогидраты: Na 2
O 2
×8H 2
O и CaO 2
×8H 2
O), либо кристаллизационный пероксид водорода (например, кристаллопероксогидраты: Na 2
O 2
×4H 2
O 2
, 2Na 2
СO 3
×3H 2
O 2
и CaO 2
×2H 2
O 2
), либо и то и другое (например, кристаллогидраты – пероксогидраты: Na 2
O 2
×2H 2
O 2
×4H 2
O и Na 3
PO 4
×2H 2
O 2
×4H 2
O) [4].
Характерным свойством перекисных соединений, как простых, так и комплексных, является способность образовывать пероксид водорода при взаимодействии с разбавленными растворами кислот, а также выделять кислород в активной форме при термическом разложении или действии воды и других химических агентов. Другие соединения, которые могут быть источником кислорода, как, например, нитраты, хлораты, перхлораты, перманганаты и некоторые оксиды, не выделяют пероксид водорода при действии воды. Кислород они выделяют только при нагревании и в присутствии катализаторов [5].
Все простые пероксосоединения могут быть получены обменной реакцией между H 2
O 2
и гидроксидом нужного металла.
Высокая реакционная способность щелочных металлов (за исключением лития) по отношению к кислороду позволяет синтезировать их пероксиды непосредственным окислением металла кислородом при атмосферном давлении. Эта способность обусловлена тем, что Na, K, Rb и Cs, в отличии от других металлов, обладают наибольшими значениями атомного радиуса и наименьшими значениями энергии ионизации. Литий же этими свойствами не обладает, и синтез пероксида лития осуществим лишь взаимодействием гидроксида с растворами H 2
O 2
[2].
Лабораторные способы получения пероксидов сводятся к окислению избытком кислорода растворов металлов в жидком аммиаке или же к непосредственному сжиганию их при температуре около 300–400 ºС, причем образуются не только пероксиды типа Me 2
O 2
, но у калия, рубидия и цезия – типа Me 2
O 4
.
Пероксид лития в чистом виде добывают из кристаллического соединения Li 2
O 2
×H 2
O 2
×3H 2
O, высушивая его над P 2
O 5
или H 2
SO 4
в эксикаторе. Самое соединение Li 2
O 2
×H 2
O 2
×3H 2
O выкристаллизовывается из спиртового раствора смеси Li(OH) и H 2
O 2
.
Для натрия известен гидрат состава Na 2
O 2
×8H 2
O образующийся при взаимодействии Na 2
O 2
с водой при сильном охлаждении. Кроме упомянутого соединения, может быть получен и гидрат состава Na 2
O 2
×2H 2
O 2
×4H 2
O, легко теряющий воду при высушивании в эксикаторе.
Пероксид бария BaO 2
получают окислением BaO в токе кислорода при 500–520ºС, пероксидные соединения других элементов этой группы – взаимодействием соответствующих гидроксидов с растворами H 2
O 2
[3].
1.3 Физические и химические свойства пероксидов

Пероксиды щелочных металлов представляют собой твердые кристаллические вещества различного цвета: пероксид лития – белого, натрия – слабо-желтого, калия – розового, рубидия и цезия, по-видимому, тоже розового цвета.
Пероксиды типа Me 2
[O 3
] окрашены в различные оттенки коричневого цвета. Их температура плавления несколько ниже температур плавления соответствующих пероксидов типа Me 2
[O 2
], но также повышаются от калия к цезию (таблица-1):
Таблица 1. Температуры плавления пероксидов типа Me 2
[O 3
]
Температура плавления пероксидов в подгруппе повышается с увеличением порядкового номера (таблица-2):
Таблица 2. Температура плавления пероксидов типа Me 2
[O 2
]
Температура плавления пероксидов типа Me 2
[O 4
] также соответственно несколько ниже температур плавления пероксидов типа Me 2
[O 3
] и в том же направлении повышаются (таблица-3):
Таблица 3. Температура плавления пероксидов типа Me 2
[O 4
]
Цвет K 2
O 4
оранжевый, Rb 2
O 4
темно-коричневый, Cs 2
O 4
желтый.
Пероксиды Ca, Sr, Ba и гидратные формы пероксиды Mg, Zn и Cd в чистом виде бесцветны и диамагнитны; пероксид ртути HgO 2
желтого цвета.
Пероксиды термически очень устойчивы; устойчивость их повышается с увеличением заряда ядра. Однако с увеличением количества кислорода в молекуле их температуры плавления и термическая устойчивость понижаются.
Являясь солями слабой кислоты, они при растворении в воде подвергаются гидролизу:
Na 2
+
[O 2
] 2–
+ 2H +
OH –
→ H 2
+
[O 2
] 2–
+ 2Na +
OH –
(3)
Пероксиды же типа Me +
2
[O 4
] 2 –
при гидролизе дают помимо пероксида водорода и молекулу кислорода:
K 2
+
[O 4
] 2–
+ 2H +
OH –
→ H 2
+
[O 2
] 2–
+ O 2
+ 2K +
OH –
(4)
При действии кислот протекают те же самые реакции:
Na 2
+
[O 2
] 2–
+ H 2
+
SO 4
2–
→ H 2
+
[O 2
] 2–
+ Na 2
+
SO 4
2–
, (5)
K 2
+
[O 4
] 2–
+ H 2
+
SO 4
2–
→ H 2
+
[O 2
] 2–
+ O 2
+ K 2
+
SO 4
2–
(6)
Все пероксиды взаимодействуют с углекислым газом, выделяя кислород:
2Na 2
O 2
+ 2CO 2
↑ = 2Na 2
CO 3
+ O 2
↑. (7)
Во всех пероксидных соединениях, как простых, так и комплексных (известных в настоящее время для полусотни элементов), степень окисления образующего их элемента является максимальной и равна номеру группы, к которой относится этот элемент [3].
1.4 Окислительно-восстановительные свойства пероксидов

Пероксиды щелочных металлов могут быть окислителями и восстановителями. Окислительные свойства обуславливаются наличием в них пероксидного иона [O 2
] 2–
, способного принимать электроны.
Чаще протекают реакции, сопровождающиеся разрушением связи О–О или изменением заряда иона О 2
2–
Можно считать, что О 2
2–
-радикал присоединяет или теряет электроны: О 2
2–
+ 2 e –
= 2О -2
– окислитель, О 2
2–
– 2 e –
= О 2
– восстановитель.
В первом случае пероксиды проявляют окислительные свойства, во втором восстановительные. Например:
2KI + Na 2
O 2
+ 2H 2
SO 4
= I 2
+ Na 2
SO 4
+ K 2
SO 4
+ 2H 2
O, (8)
2KMnO 4
+ 5H 2
O 2
+ 3H 2
SO 4
= 2MnSO 4
+ 5O 2
+ K 2
SO 4
+ 8H 2
O. (9)
Окислительные свойства пероксидов выражены сильнее, чем восстановительные:
H 2
O 2
+ 2H +
+ 2e –
= 2H 2
O, E 0
298
= 1,77 в,
H 2
O 2
– 2e –
= O 2
+ 2H +
, E 0
298
= 0,68 в.
Так как пероксиды проявляют окислительные и восстановительные свойства, то в соответствующих условиях они подвергаются реакции диспропорционирования:
Li 2
+
[O 2
] 2–
+ Li 2
+
[O 2
] 2–
→ O 2
+ 2Li 2
+
O 2–
(10)
Однако реакция диспропорционирования не протекает при обыкновенной температуре, если пероксид сохраняется в сухом месте в плотно закрытом сосуде. Это объясняется тем, что во влажном воздухе или в водном растворе пероксид как соль слабой кислоты подвергается гидролизу и при этом образуется перекись водорода, которая термически непрочна. Молекулы ее находятся не в одинаковом энергетическом состоянии, и поэтому между ними наступает реакция диспропорционирования [3].
1.5 Пероксид водорода и его свойства

Из пероксидов наибольшее практическое значение имеет пероксид водорода H 2
O 2
.
Энергия связи О–О (210 кДж/моль
) почти в два раза меньше энергии связи O–H (468 кДж/моль
).
Из-за несимметричного распределения связей H–O молекула H 2
O 2
сильно полярна (µ = 2,1 D). Между молекулами H 2
O 2
возникает довольно прочная водородная связь, вызывающая их ассоциацию. Поэтому в обычных условиях пероксид водорода – бледно-голубая сиропообразная жидкость (плотность 1,44) с довольно высокой температурой кипения (150,2ºС) и хорошей ионизирующий растворитель. При – 0,43ºС пероксид водорода замерзает. С водой смешивается в любых отношениях благодаря возникновению новых водородных связей. Из растворов выделяется в виде неустойчивого кристаллогидрата H 2
O 2
·2H 2
O (температура плавления – 52ºС). В лаборатории обычно используются 3- и 30%-е растворы H 2
O 2
(последний называют пергидролем).
В водных растворах пероксид водорода – слабая кислота (К иониз
= 2,24·10 –12
):
H 2
O··· H 2
O 2
↔ OH 3
+
+ HO 2
–
(11)
В химических реакциях пероксид – радикал может, не изменяясь, переходить в другие соединения, например:
H 2
O 2
+ 2NaOH = Na 2
O 2
+ 2H 2
O, (12)
BaO 2
+ H 2
SO 4
= BaSO 4
+ H 2
O 2
. (13)
Последняя реакция используется для получения пероксида водорода [5].
Пероксид натрия Na 2
O 2
– одно из пероксидных соединений натрия, характеризующееся наличием молекулярного иона O 2
2–
; содержание активного кислорода составляет 20,5 вес %. Чистая натрия пероксид – белый порошок; технический порошок имеет слабожелтую окраску, обусловленную примесью надпероксида натрия NaO 2
. Решетка Na 2
O 2
гексагональная (искаженная); плотность 2,60. Существует в трех модификациях: Q – Na 2
O 2
, устойчива при температуре жидкого воздуха, Na 2
O 2
(I), устойчива до 512±1°С и Na 2
O 2
(II), устойчива выше этой температуры. Пероксид натрия диомагнитен.
При нагревании пероксида натрия при 311–400°С наблюдается некоторая потеря активного кислорода, бурное разложение начинается при 540°С. Плавится пероксид натрия выше 596°С и полностью отдает свой активный кислород при 675°С. Растворяется в воде. При этом образуются NaOH, H 2
O 2
и выделяется некоторое количество кислорода, т.к. щелочная среда и повышенная температура способствуют разложению H 2
O 2
. С разбавленными кислотами пероксид натрия реагирует с образованием соответствующих солей и пероксида водорода. Энергично реагирует с кислородом, серой, натрием, моно- и диоксидом углерода. Известны молекулярные соединения пероксида натрия с водой (октагидрат Na 2
O 2
×8H 2
O), с пероксидом водорода (дипероксигидрат Na 2
O 2
×2H 2
O 2
) и с водой и пероксидом водорода (тетрагидрат дипероксигидрата Na 2
O 2
×2H 2
O 2
×4H 2
O). С влагой и углекислым газом воздуха пероксид натрия реагирует с образованием NaOH, Na 2
CO 3
и с выделением кислорода. На этом основано его применение для регенерации воздуха в закрытых помещениях.
Пероксид натрия получают окислением расплавленного на противнях металлического натрия в противотоке очищенного от CO 2
и высушенного воздуха или форсуночных аппаратах. Для получения высококачественного пероксида натрия рекомендуется восстанавливать пероксид натрия, полученный окислением металла, до окиси путем нагревания при 130–200°С с небольшими порциями металлического натрия в инертной атмосфере, увлажненной парами воды, а полученный таким образом оксид окислять до пероксида во вращающихся печах при 250–400°С. Полученный продукт содержит 96–98% Na 2
O 2
. Поскольку пероксид натрия весьма агрессивен по отношению к металлам, при его получении пользуются обычно реакторами из никелевых сплавов, покрытых графитом, и мешалками из циркония.
Пероксид натрия производят в значительных количествах. Применяют в основном для отбеливания хлопчатобумажных, льняных и шерстяных тканей, джутовых материалов. Широко используют для отбелки древесной массы – механической пульпы (молотой древесины), сульфатной и сульфитной пульпы, пульпы из старой бумаги и полухимической пульпы, а также вискозной массы, соломы и прочих материалов. В герметически закрытой таре пероксид натрия не подвержен разложению даже при продолжительном хранении. Сосуды с пероксидом натрия следует хранить в прохладном месте, вдалеке от воспламеняющихся материалов. Сам по себе пероксид натрия не воспламеняется, но огнеопасен при соприкосновении с органическими веществами, например деревом, маслом, бумагой или восстановителями в присутствии влаги [6].
Он употребляется для отбелки различных материалов (соломы, шелка, костей, шерсти и др.) и для изготовления противогазов, а также при подводных работах, в подводных лодках и т.п.
Применение пероксида натрия в последних случаях основано на процесс взаимодействия между пероксидом и двуокисью углерода:
Na 2
+
[O 2
] 2–
+ CO 2
= Na 2
+
CO 3
2–
+ O 2
. (14)
Выдыхаемый легкими углекислый газ поглощается с одновременным выделением газообразного кислорода. Последний снова может служить для дыхания [3].
Растворы пероксида водорода широко используются для отбеливания тканей и шерсти, соломы, перьев. Разлагая красящие вещества (пигменты), пероксид водорода не разрушает отбеливаемый материал. В медицине он используется как дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство.
В агрохимических и почвенных лабораториях пероксид водорода используют для озоления образцов почвы или растительного материала. Концентрированный пероксид водорода в смеси с горючими материалами служит для изготовления взрывчатых составов[1].
В химической практике он применяется как окислитель, «не пачкающий» растворы продуктами восстановления, так как при этом получается только вода [7].
Практическое применение имеет в основном BaO 2
(для получения H 2
O 2
, в органическом синтезе, в пиротехнике, для покрытия термоионных катодов). В меньшей степени применяют пероксид кальция (в хлебопечении, вулканизации бутилкаучука), пероксид стронция (в пиротехнике), гидратные формы пероксидов магния и цинка (в медицине) [2].
· Насыщенный раствор гидроксида натрия;
Рассчитаем сколько нужно взять исходных веществ для получения 10 г. пероксида натрия.
2NaOH + H 2
O 2
= Na 2
O 2
+ 2H 2
O. (15)
а) Рассчитаем сколько моль составляет 10 г. пероксида натрия:
n (Na 2
O 2
) = 10 г. / 78 г./моль = 0,13 моль.
б) Рассчитаем массу исходных веществ:
m (NaOH) = 2 моль*40 г./моль * 0,13 моль = 10,4 г.
m (H 2
O 2
) = 34 г./моль * 0,13 моль = 4,4 г.
в) Рассчитаем массу 35% раствора H 2
O 2:

г) Рассчитаем объём пероксида водорода:
где р – плотность 35% раствора H 2
O 2
.
После расчетов выяснили, что для получения 10 г. пероксида водорода нужно взять исходных веществ: m (NaOH) = 10,4 г, V = 11. 1 мл.
Взяли 10,4 грамм сухого гидроксида натрия и в колбе растворили в 20 мл воды, затем налили в другую колбу 35% раствор пероксида натрия. Поставили оба раствора в холодильник. После охлаждения их до 0 0
С смешали 11.1 мл раствора пероксида водорода и раствор гидроксида натрия [8]. Сразу образовался желтый мутный раствор с белым осадком на дне, который тут же растворился.
1. Изучен процесс получения пероксида натрия.
2. Показано, что в условиях лаборатории полученный осадок Na 2
O 2
очень неустойчив, при попытке выделения его из раствора растворяется.
1. Реми, Г. Курс неорганической химии / Г. Реми – М.: Мир, 1978. – 606 c.
2. Глинка Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка – Л.: Химия, 1988. – 306 c.
3. Михайленко Я.И. Курс общей и неорганической химии / Я.И. Михайленко – М.: Высшая школа, 1966. – 238 c.
4. Павлов, Н.Н. Неорганическая химия./ Н.Н. Павлов – М.: Дрофа, 2001. – 240 с.
5. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.С. Ахметов – М.: Высшая Школа, 1998. – 340 с.
6. Краткая химическая энциклопедия / под ред. И.Л. Кнунянц – М.: Советская энциклопедия, 1964. – 379 с.
7. Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия / М.Х. Карапетьянц, С.И. Дракин – М.: Химия, 1994. – 206 c.
8. Карякин, Ю.В. Чистые химические вещества / Ю.В. Карякин, И.И. Ангелов – М.:Химия, 1974. – 267 c.

Название: Синтез Na2O2 (пероксида натрия)
Раздел: Рефераты по химии
Тип: курсовая работа
Добавлен 15:55:00 22 июля 2009 Похожие работы
Просмотров: 928
Комментариев: 14
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Синтез Na2O2 (пероксида натрия)
Курсовая работа по теме Развитие страхового рынка в России
Как Правильно Писать Магистерскую Диссертацию
Анализ Или Сочинение Наталья Боярская Дочь
Проблемы Создания Искусственного Интеллекта Реферат По Информатике
Проблема Регулирования Внутриредакционных Конфликтов Реферат По Журналистике
Курсовая работа: Ногайский этнос: прошлое и настоящее
Финно Угорский Мир Реферат
Реферат: Резисторный каскад предварительного усиления на биполярном транзисторе
Как Оформить Реферат По Физкультуре
Эсса В Магните
Курсовая работа по теме Система управління персоналом на підприємстві
Реферат по теме Управленческие роли руководителей
Курсовая работа по теме Жизненный путь и военная деятельность в компании 1812 года генерала А.П. Ермолова
Курсовая работа: Лесной фонд Бийкинского лесничества
Токарная Практика Отчет
Дневник Отчета По Практике В Доу
Приведен Или Грешен Иван Флягин Сочинение Рассуждения
Контрольная работа по теме Системы учета ГААП и МСФО
Примеры Итогового Сочинения Я И Другие 2022
Список Тем Для Декабрьского Сочинения 2022 2022
Реферат: Зв'язок мови і мовлення у лінгвістиці
Курсовая работа: Форми і методи контролю знань учнів з біології
Курсовая работа: Методическая разработка по курсовой работе: «Воспитание культуры поведения у дошкольников»