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人类如何在海底自由自在地呼吸? 1

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海底世界充满了美妙绚丽的珊瑚礁、色彩缤纷的海水鱼和千奇百怪的海底生物,吸引着我们不断地去探索。作为哺乳动物的人类,要怎样才能在海底自由自在地呼吸呢?

呼吸面具的出现让这一切变得可能,带上面具的人类如同美人鱼一般穿梭于海水中,与奇妙的海洋生物亲密接触。那么呼吸面具究竟是如何让人类在海中也能如鱼得水的呢?这就与一种化合物——过氧化钠有关了。

钠和氧元素化合时可以生成两种化合物——氧化钠和过氧化钠。它们的称呼虽然只有一字之差,但是结构却截然不同。

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氧化钠和过氧化钠的差异如下图所示:

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由于它们的结构不同,所以两者的物理、化学性质也不同。氧化钠是钠单质和氧气在常温下反应得到的产物,是一种白色的固体;而过氧化钠则由钠单质和氧气在加热的条件下化合得到,为淡黄色固体。

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在化学性质上,氧化钠是一种碱性氧化物,会与水反应生成氢氧化钠,也会与二氧化碳等酸性氧化物反应生成相应的盐,这些都属于化合反应。同时作为碱性氧化物的通性,氧化钠会与酸反应,生成相应的盐和水,如氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水。

而过氧化钠作为一种过氧化物,它和水反应生成氢氧化钠,同时放出氧气;与二氧化碳反应生成碳酸钠,同样的也放出氧气;而与盐酸反应时生成氯化钠、水和氧气。

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通过比较氧化钠和过氧化钠与不同物质反应得到的产物,我们发现过氧化钠多了氧气这一产物。

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如果分析过氧化钠参与反应时电子的得失情况,我们发现过氧根离子中的氧有一半得到一个电子,变成负二价的氧离子,而剩下的则失去一个电子,生成氧气分子。物质在发生化学反应的过程中化合价发生了改变,所以这是一个氧化还原反应。

根据氧化钠和过氧化钠性质的不同,我们可以通过各种手段来鉴别它们。最简单的方法是通过观察它们的颜色,淡黄色的是过氧化钠,而白色的则是氧化钠。其次,我们也可以将它们分别与水、盐酸等反应,能生成使带火星木条复燃的气体的物质是过氧化钠。

过氧化钠与二氧化碳、水反应可生成氧气的这一性质恰恰就是呼吸面具所施的魔法。通过反应,我们可以将二氧化碳转化为氧气,从而减少窒息的危险。如今,不仅仅是呼吸面具,潜水艇在紧急情况下也用过氧化钠来提供氧气。

当然,氧化钠也可以在一定的条件下转化成过氧化钠,氧化钠和氧气在加热的条件下会生成过氧化钠。由此我们也可以知道过氧化钠的热稳定性大于氧化钠。

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俗话说,龙生九子,各有不同。同样都是钠单质与氧气反应,但是由于反应条件的不同,可以得到结构性质完全不同的产物。所以同学们在今后的化学学习中,不仅仅要关注反应物和产物各是什么,同时也要注意反应条件是什么。

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