H2o2 h2o o2 ионное уравнение

Нужна помощь. КАК РАЗЛОЖИТЬ НА ИОНЫ ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА? H2O2

На самом деле перекись немного диссоциирует на ионы, является очень слабой кислотой рКа 11,6
Н2О2 = Н+ +ООН-

Никак. В электронно-ионном уравнении перекись водорода пишется целиком в виде соединения.

H2O2 + Fe2+ ® Fe3+ + OH. + OH–

ОН. + Н2О2 ® H2O + HO2.

HO2. + Fe3+ ® Fe2+ + O2 + H+

При определенных условиях возможно цепное разложение Н2О2, упрощенный механизм которого можно представить схемой

ОН. + Н2О2 ® H2O + HO2.2. + H2O2 ® H2O + O2 + OH.

Метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций)

Спецификой многих ОВР является то, что при составлении их уравнений подбор коэффициентов вызывает затруднение.

Для облегчения подбора коэффициентов чаще всего используют метод электронного баланса и ионно-электронный метод (метод полуреакций). Рассмотрим применение каждого из этих методов на примерах.

Метод электронного баланса

В его основе метода электронного баланса лежит следующее правило: общее число электронов, отдаваемое атомами-восстановителями, должно совпадать с общим числом электронов, которые принимают атомы-окислители .

В качестве примера составления ОВР рассмотрим процесс взаимодействия сульфита натрия с перманганатом калия в кислой среде.

1) Составить схему реакции:

Записать исходные вещества и продукты реакции, учитывая, что в кислой среде MnO₄ — восстанавливается до Mn 2+ (см. схему):

Найдем степень окисления элементов:

Из приведенной схемы понятно, что в процессе реакции происходит увеличение степени окисления серы с +4 до +6. S +4 отдает 2 электрона и является восстановителем. Степень окисления марганца уменьшилась от +7 до +2, т.е. Mn +7 принимает 5 электронов и является окислителем.

3) Составить электронные уравнения и найти коэффициенты при окислителе и восстановителе.

S +4 – 2e — = S +6 | 5 восстановитель, процесс окисления

Mn +7 +5e — = Mn +2 | 2 окислитель, процесс восстановления

Чтобы число электронов, отданных восстановителем, было равно числу электронов, принятых восстановителем, необходимо:

Число электронов, отданных восстановителем, поставить коэффициентом перед окислителем.
Число электронов, принятых окислителем, поставить коэффициентом перед восстановителем.

Таким образом, 5 электронов, принимаемых окислителем Mn +7 , ставим коэффициентом перед восстановителем, а 2 электрона, отдаваемых восстановителем S +4 коэффициентом перед окислителем:

4) Уравнять количества атомов элементов, не изменяющих степень окисления

Соблюдаем последовательность: число атомов металлов, кислотных остатков, количество молекул среды (кислоты или щелочи). В последнюю очередь подсчитывают количество молекул образовавшейся воды.

Итак, в нашем случае число атомов металлов в правой и левой частях совпадают.

По числу кислотных остатков в правой части уравнения найдем коэффициент для кислоты.

В результате реакции образуется 8 кислотных остатков SO₄ 2- , из которых 5 – за счет превращения 5SO₃ 2- → 5SO₄ 2- , а 3 – за счет молекул серной кислоты 8SO₄ 2- — 5SO₄ 2- = 3SO₄ 2- .

Таким образом, серной кислоты надо взять 3 молекулы:

Аналогично, находим коэффициент для воды по числу ионов водорода, во взятом количестве кислоты

6H + + 3O -2 = 3H₂O

Окончательный вид уравнения следующий:

Признаком того, что коэффициенты расставлены правильно является равное количество атомов каждого из элементов в обеих частях уравнения.

Ионно-электронный метод (метод полуреакций)

Реакции окисления-восстановления, также как и реакции обмена, в растворах электролитов происходят с участием ионов. Именно поэтому ионно-молекулярные уравнения ОВР более наглядно отражают сущность реакций окисления-восстановления.

При написании ионно-молекулярных уравнений, сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые электролиты, осадки и газы записывают в виде молекул (в недиссоциированном виде).

При написании полуреакций в ионной схеме указывают частицы, подвергающиеся изменению их степеней окисления, а также характеризующие среду, частицы:

H + — кислая среда, OH — — щелочная среда и H₂O – нейтральная среда.

Пример 1.

Рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в кислой среде.

1) Составить схему реакции:

Записать исходные вещества и продукты реакции:

2) Записать уравнение в ионном виде

В уравнении сократим те ионы, которые не принимают участие в процессе окисления-восстановления:

SO₃ 2- + MnO₄ — + 2H + = Mn 2+ + SO₄ 2- + H₂O

3) Определить окислитель и восстановитель и составить полуреакции процессов восстановления и окисления.

В приведенной реакции окислитель — MnO₄ — принимает 5 электронов восстанавливаясь в кислой среде до Mn 2+ . При этом освобождается кислород, входящий в состав MnO₄ — , который, соединяясь с H + образует воду:

MnO₄ — + 8H + + 5e — = Mn 2+ + 4H₂O

Восстановитель SO₃ 2- — окисляется до SO₄ 2- , отдав 2 электрона. Как видно образовавшийся ион SO₄ 2- содержит больше кислорода, чем исходный SO₃ 2- . Недостаток кислорода восполняется за счет молекул воды и в результате этого происходит выделение 2H + :

SO₃ 2- + H₂O — 2e — = SO₄ 2- + 2H +

4) Найти коэффициенты для окислителя и восстановителя

Необходимо учесть, что окислитель присоединяет столько электронов, сколько отдает восстановитель в процессе окисления-восстановления:

MnO₄ — + 8H + + 5e — = Mn 2+ + 4H₂O |2 окислитель, процесс восстановления

SO₃ 2- + H₂O — 2e — = SO₄ 2- + 2H + |5 восстановитель, процесс окисления

5) Просуммировать обе полуреакции

Предварительно умножая на найденные коэффициенты, получаем:

2MnO₄ — + 16H + + 5SO₃ 2- + 5H₂O = 2Mn 2+ + 8H₂O + 5SO₄ 2- + 10H +

Сократив подобные члены, находим ионное уравнение:

2MnO₄ — + 5SO₃ 2- + 6H + = 2Mn 2+ + 5SO₄ 2- + 3H₂O

6) Записать молекулярное уравнение

Молекулярное уравнение имеет следующий вид:

Пример 2.

Далее рассмотрим пример составления уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в нейтральной среде.

В ионном виде уравнение принимает вид:

Также, как и предыдущем примере, окислителем является MnO₄ — , а восстановителем SO₃ 2- .

В нейтральной и слабощелочной среде MnO₄ — принимает 3 электрона и восстанавливается до MnО₂. SO₃ 2- — окисляется до SO₄ 2- , отдав 2 электрона.

Полуреакции имеют следующий вид:

MnO₄ — + 2H₂O + 3e — = MnО₂ + 4OH — |2 окислитель, процесс восстановления

SO₃ 2- + 2OH — — 2e — = SO₄ 2- + H₂O |3 восстановитель, процесс окисления

Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:

Пример 3.

Составление уравнения реакции между сульфитом натрия и перманганатом калия в щелочной среде.

В ионном виде уравнение принимает вид:

В щелочной среде окислитель MnO₄ — принимает 1 электрон и восстанавливается до MnО₄ 2- . Восстановитель SO₃ 2- — окисляется до SO₄ 2- , отдав 2 электрона.

Полуреакции имеют следующий вид:

MnO₄ — + e — = MnО₂ |2 окислитель, процесс восстановления

SO₃ 2- + 2OH — — 2e — = SO₄ 2- + H₂O |1 восстановитель, процесс окисления

Запишем ионное и молекулярное уравнения, учитывая коэффициенты при окислителе и восстановителе:

Необходимо отметить, что не всегда при наличии окислителя и восстановителя, возможно самопроизвольное протекание ОВР. Поэтому для количественной характеристики силы окислителя и восстановителя и для определения направления реакции пользуются значениями окислительно-восстановительных потенциалов.

Еще больше примеров составления окислительно-восстановительных реакций приведены в разделе Задачи к разделу Окислительно-восстановительные реакции. Также в разделе тест Окислительно-восстановительные реакции

Перекись водорода Н2О2

Чистая перекись водорода предоставляет собой почти бесцветную, сиропообразную жидкость уд. веса 1 ,46, затвердевающую при — 1 ,7° с образованием игольчатых кристаллов. Это очень непрочное вещество, способное разлагаться со взрывом на воду и кислород, причем выделяется большое количество тепла:

Более устойчивыми являются водные растворы перекиси водорода, которые в прохладном месте могут сохраняться довольно долго. Нагревание и свет сильно ускоряют процесс разложения: из раствора начинают выделяться пузырьки кислорода и в конце концов остается чистая вода.

Разложение перекиси водорода ускоряется также различными катализаторами. Если, например, в пробирку с раствором перекиси водорода бросить немного двуокиси марганца МnO₂, то происходит бурная реакция и из пробирки выделяется кислород. В то же время некоторые вещества замедляют разложение перекиси водорода. К числу их относятся, например, некоторые соли фосфорной кислоты.

Перекиси водорода

Перекись водорода образуется в качестве промежуточного продукта при горении водорода, но ввиду высокой температуры водородного пламени тотчас же разлагается на воду и кислород. Однако если направить водородное пламя на кусок льда, то в образующейся воде можно обнаружить следы перекиси водорода.

Перекись водорода получается также при действии атомарного водорода на обыкновенный (молекулярный) кислород.

При образовании перекиси водорода из атомарного водорода и кислорода атомы водорода связываются ковалентно с атомами кислорода, входящими в состав его молекул, причем двойная связь между атомами кислорода переходит в простую, как видно из следующей схемы:

Поэтому обыкновенную структурную формулу перекиси водорода, в которой связи показаны черточками, изображают так:

Эта формула не дает, однако, представления о пространственной структуре молекул Н₂O₂, в которых связи атомов водорода с атомами кислорода образуют со связью между атомами кислорода угол около 100°, вследствие чего молекулы перекиси водорода обладают значительной полярностью.

В молекуле перекиси водорода Н₂O₂ атомы кислорода связаны между собой неполярной ковалентной связью, тогда как. связи между атомами водорода и кислорода (вследствие смещения общих электронов в сторону кислорода) полярны. Поэтому в водном растворе, под влиянием полярных молекул воды, перекись водорода может отщеплять ионы водорода.

Перекись водорода может быть получена рядом способов^ Долгое время основным способом ее получения являлось действие разбавленной серной кислоты на перекись бария ВаO₂ или: натрия Na₂O₂:

В настоящее время, в связи с разработкой методов электрохимического получения перекиси водорода, этот способ утратил свое-значение.

Электрохимические методы получения Н₂O₂ позволяют получать чистые и высококонцентрированные (85—90%-ные) растворы перекиси водорода, отличающиеся большой стабильностью.

Перекись водорода обладает свойствами очень слабой двухосновной кислоты (К = 1,5 • 10 -12 ). В водном растворе она распадается, хотя и в незначительной степени, на ионы:

С некоторыми основаниями перекись водорода непосредственно вступает в реакцию обмена, образуя соли. Так, при действии перекиси водорода на водный раствор гидрата окиси бария выпадает осадок бариевой соли перекиси водорода:

Соли перекиси водорода называются перекисями. Как и другие соли, они состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов, причем отрицательно заряженными ионами в данном случае являются ионы O₂ —

При действии кислот на перекиси снова получается перекись водорода и соль соответствующей кислоты. Таким образом, приведенная выше реакция получения перекиси водорода из ВаО₂

представляет собой не что иное, как вытеснение слабой кислоты из ее соли сильной кислотой.

Наиболее характерным химическим свойством перекиси водорода является ее резко выраженная окислительная способность, благодаря которой перекись водорода может окислять очень многие вещества. В качестве примера рассмотрим реакцию окисления йодистого калия, сопровождающуюся выделением иода:

или в ионной форме

Так как молекулы Н₂O₂ могут отщеплять в водном растворе ионы О₂«, то происходящий процесс можно рассматривать как окисление ионов иода J’ ионами О₂«:

Отдавая два электрона ионам O₂«, ионы иода превращаются в нейтральные атомы иода, соединяющиеся затем в молекулу J₂, а ион O₂«, присоединяя два электрона, превращается в две иона О — , образующие с ионами водорода два гидроксильных иона. Таким образом, ион О₂» является окислителем, а ион J’ — восстановителем. Гораздо реже, только при взаимодействии с очень сильными окислителями, перекись водорода может проявлять восстановительные свойства. Так, например, при взаимодействии перекиси водорода с хлором происходит следующая реакция:

В этом случае ион O₂» является восстановителем. Отдавая два электрона атомам хлора, сам он превращается в электронейтральную молекулу O₂.

На окислительных свойствах перекиси водорода основано ее довольно обширное практическое применение. Действуя окисляющим образом на различные красящие вещества, она является прекрасным средством для отбеливания тканей, соломы и других материалов; разрушая красящие вещества, перекись водорода почти не затрагивает отбеливаемый материал.

Перекись водорода применяется также для обновления старых картин, написанных масляными красками и потемневших от времени вследствие превращения свинцовых белил в черный сульфид свинца под действием содержащихся в воздухе следов сероводорода.

При промывании картин перекисью водорода черный сульфид свинца окисляется в белый сульфат свинца:

Высококонцентрированная (85—90%-вая) перекись водорода в смеси с некоторыми горючими материалами используется для получения взрывчатых составов. Слабый (обычно 3%-ный) раствор перекиси водорода применяется в медицине как дезинфицирующее средство для промывания ран, для полоскания горла и т. п.

При промывании картин перекисью водорода черный сульфид свинца окисляется в белый сульфат свинца:

Высококонцентрированная (85—90%-ная) перекись водорода в смеси с некоторыми горючими материалами используется для получения взрывчатых составов. Слабый (обычно 3%-ный) раствор перекиси водорода применяется в медицине как дезинфицирующее средство для промывания ран, для полоскания горла и т. п.

Вы читаете, статья на тему Перекись водорода Н2О2