Оксид натрия

Характеристики и физические свойства оксида натрия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Оксид натрия представляет собой вещество белого цвета (рис. 1). Он довольно устойчив к нагреванию, вплоть до температуры 500^oС не наблюдается заметного разложения.

Оксид натрия имеет структуру антифлюорита. Эта структура родственна CaF₂, однако катионы и анионы в ней меняются местами, так что атом натрия занимает место фтора, а кислород – кальция.

Рис. 1. Оксид натрия. Внешний вид.

Таблица 1. Физические свойства оксида натрия.

Молекулярная формула	Na₂O
Молярная масса	62
Плотность (20^oС), г/см³	2,27
Температура плавления, ^oС	1132
Температура кипения, ^oС	1950

Получение оксида натрия

Оксид натрия синтезируют взаимодействием пероксида, гидроксида, а предпочтительнее всего нитрита натрия с металлическим натрием:

Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O;

NaOH + Na = Na₂O + ½ H₂;

NaNO₂ + 3Na = 2Na₂O + ½ N₂.

В последней реакции натрий можно заменить азидом NaN₃, при этом образуются те же продукты.

Химические свойства оксида натрия

Оксид натрия проявляет сильные основные свойства. Он бурно реагирует с водой с образованием гидроксида натрия и выделением большого количества теплоты:

Na₂O + H₂O = 2NaOH.

Оксид натрия реагирует с кислотами (1), кислотными (2, 3) и амфотерными оксидами (4), жидким аммиаком (5):

Na₂O + 2HCl_dilute = 2NaCl + H₂O (1);

Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃ (t = 450 – 550^oC) (2);

Na₂O + NO + NO₂ = 2NaNO₂ (t = 250^oC) (3);

Na₂O + Al₂O₃ = 2NaAlO₂ (t = 250 – 350^oC, p);

Na₂O + NH₃ = NaNH₂ + NaOH (t = -50^oC) (4).

При нагревании до температуры выше 700^oС оксид натрия разлагается на пероксид натрия и натрий:

2Na₂O = Na₂O₂ + 2Na.

Применение оксида натрия

Основное направление использования оксида натрия – неорганический синтез: производство гидроксида натрия и других веществ.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Вычислите массу оксида натрия, который потребуется для получения карбоната натрия по реакции взаимодействия с диоксидом углерода массой 5,5 г.

Решение

Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида натрия и диоксида углерода с образованием карбоната натрия:

Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃.

Рассчитаем количество вещества диоксида углерода (молярная масса – 44 г/моль):

n = m / M;

n(CO₂) = m (CO₂) / M (CO₂);

n (CO₂) = 5,5 / 44 = 0,125моль.

Согласно уравнению реакции n(CO₂) : n(Na₂O) = 1:1 . Тогда количество моль оксида натрия будет равно:

n (Na₂O) = n (CO₂) = 0,125моль.

Найдем массу оксида натрия (молярная масса – 62 г/моль):

m = n × M;

m (Na₂O) = n (Na₂O) × M (Na₂O);

m (Na₂O) = 0,125 × 62 = 7,75г.

Ответ

Масса оксида натрия равна 7,75г.

ПРИМЕР 2

Задание

Вычислите массу оксида натрия, который потребуется для получения гидроксида натрия по реакции взаимодействия с водой массой 100 г.

Решение

Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида натрия и воды с образованием гидроксида натрия:

Na₂O + H₂O = 2NaOH.

Рассчитаем количество вещества воды (молярная масса – 18 г/моль):

n = m / M;

n(H₂O) = m (H₂O) / M (CO₂H₂O);

n (H₂O) = 100 / 18 = 5,6 моль.

Согласно уравнению реакции n(H₂O) : n(Na₂O) = 1:1 . Тогда количество моль оксида натрия будет равно:

n (Na₂O) = n (H₂O) = 5,6моль.