Уравнение реакции перекиси водорода и воды

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Это вещество продается во всех аптеках, т.е. его может приобрести любой человек. Химик Л. Ж. Тенар считается первооткрывателем «окисленной воды»

Давайте подробно разберем

свойства перекиси водорода

Строение молекулы

• валентность O = 2
• степень окисления O = -1
• молекула полярна

Физические свойства перекиси водорода

жидкое бесцветное вещество без запаха; с «металлическим» привкусом

очень хорошо растворимо в воде, точнее, перекись может смешиваться с H2O в любых соотношениях;

хорошо растворяется в полярных (органических) растворителях).

Химические свойства перекиси водорода

• Часто можно наблюдать, как капелька перекиси водорода «пузырит» — вещество очень легко разлагается на свету — образуется вода и выделяется кислород:

Поэтому перекись нельзя держать открытой на воздухе — со временем в склянке останется только вода.

пероксид водорода проявляет свойства очень слабой кислоты (слабее угольной):

с.о. -1 делает возможным и окислительные — восстановление до O(-2), и восстановительные — окисление до O2, свойства:

Окислительные свойства перекиси водорода

Восстановительные свойства перекиси водорода

В кислой среде H₂O₂ восстанавливается до H₂O:

В щелочной или нейтральной — до OH-:

Если реакция идет с сильными окислителями, то образуется кислород:

Если реакция идет с сильными окислителями, то образуется кислород:

Биологические свойства перекиси водорода

— безвредное для организма противомикробное средство, дезинфицирующее средство

Методы получения:

Благодаря своим сильным окислительным свойствам пероксид водорода нашёл широкое применение в быту и в промышленности, где используется, например, как отбеливатель, в аналитической химии, в медицине — как антисептик, в производстве дезинфицирующих и отбеливающих средств.

Перекись водорода применяется также для обесцвечивания волос (пергидроль) и отбеливания зубов, однако эффект в обоих случаях основан на окислении, а следовательно, разрушении тканей, и потому такое применение (особенно в отношении зубов) не рекомендуется специалистами.

Разложение пероксида водорода

Разложение пероксида водорода это процесс разделения молекулы пероксида водорода на воду и кислород, так как концентрированная перекись непрочное соединение, уже при комнатной температуре на свету разлагается по реакции (формула разложения пероксида водорода):

Реакция ускоряется со прикосновением с катализаторами ( MnO₂ , PbO₂ и другие ).

Каталитическое разложение пероксида водорода

Пероксид водорода весьма удобный объект для иллюстрации каталитического процесса, влияния различных катализаторов на скорость химической реакции.

Измерение объема кислорода, выделяющегося при разложении пероксида водорода, позволяет проводить этот опыт количественно, притом с достаточной степенью точности.

Активные вещества которые участвуют в интенсивном распаде молекулы пероксида водорода являются металлы переменной валентности (Fe, Сu, Мn, Со, Сr) и их соли.

Разложение пероксида водорода катализаторами сводится к увеличению электролитической диссоциации пероксида водорода, что содействует образованию свободного гидроксид – иона и ускорению распада пероксида водорода.

Разложение пероксида водорода обратимая или нет.

Экспериментально доказано, что добавление к перекиси катализатора приводит к полному разложения молекулы пероксида водорода на воду и кислород. Процесс разложения на прямую зависит от температуры вещества.

А также какой катализатор добавлен, также установлено, что на каталитический процесс разложения влияет добавление некоторых кислот и зависимость концентрации перекиси.

Лабораторное разложение перекиси водорода

Поэтому каталитическое разложение пероксида водорода удобный объект для научных исследований в области химической кинетики.

То, что было осуществлено в науке химии как нечто новое, может быть повторено на внеурочных и факультативных занятиях как интересные ученические исследования.

Pис. 2 Установка для количественного опыта разложения пероксида водорода:

1-колба для перегонки, 2 — пробирка с катализатором. 3 — чаша кристаллизационная, 4 — эвдиометр.

Во время проведения демонстрационных экспериментов следует знать о пероксиде водорода (обычно 3%-ном) как о веществе, которое подвергается бурному разложению под действием различных катализаторов.

С этой целью в демонстрационные пробирки приливают по 30 мл раствора пероксида водорода и в каждый вносят одно из следующих веществ: оксид марганца (IV), оксид железа (III), активированный уголь, раствор перманганата калия, раствор хлорида железа (III), раствор дихромата калия, кусочек сырого мяса, содержащий фермент каталазу, находящуюся обычно в крови млекопитающих и человека.

Наблюдают за выделением пузырьков газа. Выделение кислорода подтверждают тлеющей лучинкой. Демонстрационные пробирки размещают в штативе с подсветом.

Количественный опыт каталитического разложения пероксида водорода может быть осуществлен в установке, показанной на рисунке 2.

Для собирания газа можно использовать промышленный эвдиометр, имеющий градуировку. Различную скорость образования кислорода можно наблюдать в приборе, описание которого дано В. С. Полосиным, с использованием двух медицинских шприцев, а также с помощью установки для проецирования опытов на экран.

Активность катализатора

Для сравнение можно взять пероксид водорода с одинаковой массовой долей Н₂О₂ (например, 3%) и два катализатора, например, раствор, содержащий комплексный ион [Сu(NН₃)₄] 2+ и каталазу крови. Полуколичественные опыты для определения активности различных катализаторов разработал Г. П. Хомченко.

Рис. 3. Определение активности различных катализаторов:

1 — пробирка с пероксидом водорода, 2 — колба с катализатором, 3 — стеклянная трубка с пробкой, 4 — Г образная газоотводная трубка, 5 — колба с водой, 6 — сифон, 7 — стакан с водой, 8 — зажимы.

Опыт разложение пероксида водорода

Рекомендуется проводить опыты в следующей последовательности:

1. Проверяют герметичность прибора (рис. 3), для чего закрывают пробки и открывают зажимы 8: вода не должна вытекать в стакан.
2. В пробирку 1 наливают 5 мл пероксида водорода (30%-ного) и перекрывают резиновую трубку зажимом 8.
3. В колбу 2 вносят катализатор и вставляют в нее трубку 3, соединенную с пробиркой 1.
4. Выравнивают давление внутри прибора с атмосферным давлением. С этой целью открывают зажим 8 сифона 6 и поднимают стакан 7 с водой так, чтобы вода в нем и в колбе находилась на одинаковом уровне, и затем снова закрывают зажим.
5. Воду выливают из стакана и наливают в него точный ее объем — 100 мл, предварительно отмерив его мензуркой.
6. Опускают кончик сифона 6 в стакан 7 с водой.
7. Открывают оба зажима 8 на приборе и быстро вливают пероксид водорода в колбу 2 с катализатором.
8. Через 3 мин вновь приводят давление внутри прибора к атмосферному давлению.
9. Закрывают зажим сифона 6 и измеряют объем воды, вытесненной в стакан кислородом.
10. Из измеренного объема воды вычитают 100 мл, т. е. объем воды, ранее добавленной в стакан.

По количеству выделившегося кислорода располагают испытанные катализаторы в порядке возрастания их каталитической активности.

Физические свойства пероксида водорода Н₂О₂

Сильный окислитель. Мол. массе 34,01; коэф. рефр. 1,4067 при 25 °С; плотн. 1448 кг/м3; т. кил 69,7 °С при 3,72 кПа и 80,2 °С при 6,25 кПа. Смешивается в любых соотношениях с водой.

При воздействии 65% -ного р-ра Н₂О₂ на бумагу, опилки и другие горючие вещества происходит их воспламенение.

Концентрированный раствор может взрываться. Для раствора пероксида водорода низкой концентрации возможно саморазложение при воздействии тепла.

В присутствии органической пыли или веществ, действующих каталитически (металлы, соли металлов).

Хранить растворы пероксида водорода в темном прохладном месте. В присутствии Н₂О₂ средства тушения обильные струи воды.

Можно ли получить перекись водорода из водорода и кислорода

Можно ли получить Н₂О₂ непосредственным взаимодействием водорода и кислорода? В реакции взаимодействия водорода с кислородом образуется пероксид водорода в качестве промежуточного продукта при горении водорода:

Так как температура горения водорода очень высока перекись водорода сразу же разлагается на воду и кислород:

Для определения образования перекиси водорода можно воспользоваться кусочком льда. Для этого нужно направить водородное пламя на кусок льда.

В образующейся воде можно обнаружить следы пероксида водорода. Также пероксид водорода можно получить при действии атомарного водорода на кислород.

Непосредственным взаимодействием водорода и кислорода пероксид водорода невыгодно получать ни в лаборатории, ни в промышленности.

Статья на тему Разложение пероксида водорода

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Получение, строение и свойства пероксида водорода

Задача 797.
Указать способы получения пероксида водорода, привести уравнения реакций.
Решение:
В промышленности пероксид водорода получают электрохимическим методами, например, анодным окислением растворов H₂SO₄ или (NH₄)HSO₄ с последующим гидролизом образующейся при этом пероксодвусерной ислоты H₂S₂O₈.
При электролизе H₂SO₄ (50% раствор) на катоде разряжаются ионы водорода Н + , а на аноде — HSО₄ — . Последние, теряя свои заряды, соединяясь попарно, образуют перокусодвусерную кислоту:

На катоде: 2Н + + 2 = Н₂↑;
На аноде: 2HSО₄ — — 2 = H₂S₂O₈,
или 2H₂SO₄ = H₂S₂O₈ + 2H + + 2.

При электролизе (NH₄)HSO₄ на катоде разряжается молекулы воды, а на аноде — HSО₄ — . Последние, теряя свои заряды, соединяясь попарно, образуют перокусодвусерную кислоту:

На катоде: 2Н₂О + 2 = Н₂↑ +2ОН — ;
На аноде: 2HSО₄ — — 2 = H₂S₂O₈,

Далее перокидвусерная кислота подвергается гидролизу, сопровождающемуся образованием серной кислоты и пероксида водорода:

Фактически электролиз протекает до тех пор пока в рабочем растворе не закончится или H₂SO₄, или (NH₄)HSO₄.

Задача 798.
Можно ли получить Н₂О₂. непосредственным взаимодействием водорода и кислорода? Ответ обосновать.
Решение:
Пероксид водорода образуется в качестве промежуточного продукта при горении водорода:

Но ввиду высокой температуры водородного пламени тотчас же разлагается на воду и кислород (2Н₂О₂ ) ⇔ 2Н₂О + О₂). Однако, если направить водородное пламя на кусок льда, то в образующейся воде можно обнаружить следы пероксида водорода. Пероксид водорода можно получить при действии атомарного водорода на кислород.

Таким образом, непосредственным взаимодействием водорода и кислорода пероксид водорода невыгодно получать ни в лаборатории, ни в промышленности.

Задача 799.
Описать строение молекулы Н₂О_2. Почему эта молекула полярна?
Решение:
Молекула H₂O₂ неплоская, имеет строение H−O−O−H с -связью O−O на ребре и связями H—O на плоскостях двугранного угла:

Степень окисления кислорода равна −I, валентность атома O равна 2. Группу −O−O− называют пероксогруппой. Энергия связи О—О (210 кДж/моль) почти в 2 раза меньше энергии связи О—Н (468 кДж/моль), длина связи О—О равна 0,145нм. Из-за несимметричного распределения связей Н — О молекула Н₂О₂ сильно полярна. Между молекулами Н₂О₂ возникает довольно прочная водородная связь, поэтому в обычных условиях Н₂О₂ – сиропообразная светло-голубая жидкость с высокой температурой кипения равной 150 °С. Температура плавления 0,41°С. Почти в 1.5 раза тяжелее воды, поверхностное натяжение ( ) больше, чем у Н₂О.

Задача 800.
Написать уравнение реакции разложения пероксида водорода. К какому типу окислительно-восстановительных реакций она относится?
Решение:
Уравнение реакции разложения пероксида водорода имеет вид:

Данная реакция относится к окислительно-восстановительным реакциям самоокисления-самовосстановления, потому что пероксид водорода в реакции разложения является и восстановителем, и окислителем одновременно. Степень окисления кислорода изменяется от -1 до -2 (восстановление) и от -1 до 0 (окисление), потому что кислород в пероксиде водорода находится в своей промежуточной степени окисления (-1).
Уравнения электронного баланса:

4О — = О₂ 0 + 2О 2-

Задача 801.
К 150 г раствора Н₂О₂ прибавили немного диоксида марганца. Выделившийся кислород при нормальных условиях занял объем 10 -3 м 3 . Вычислить массовую долю Н₂О₂ в исходном растворе.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

М(Н₂О₂) = 34г/моль; m(H₂O₂) = 34г.
Находим массу разложившегося пероксида водорода из пропорции:

х : 68 = 1 : 22,4;
х = (1,68)/22,4 = 3,04г.

Массовую долю пероксида водорода находим из уравнения:

где w% — массовая доля вещества В; m(B) – масса вещества В; m(р-ра) – масса раствора.