Правила составления окислительно-восстановительных реакций
Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода
Потренироваться составлять реакции онлайн можно тут .
H2O2 — голубоватая жидкость со слабыми кислотными свойствами.
Пероксид водорода может принимать как окислительные, так и восстановительные свойства, но окислительные свойства сильнее. В окислительно-восстановительных реакциях необходимо сравнивать чьи окислительные свойства сильнее, чтобы правильно написать продукты реакции. В следующей таблице приведены примеры соединений с более сильными и более слабыми окислительными свойствами и примеры соответствующих реакций.
1. H2O2 — окислитель (восстанавливается с образованием H2O) в реакциях со следующими соединениями:
KI (йодиды), KNO2 (нитриты), PbS (сульфиды), Na2SO3 (сульфиты), NH3, соединения Cr +3 .
Примеры реакций:
2KI + H2O2 → I2 + 2KOH
KNO2 + H2O2 → KNO3 + H2O
Na2S + 4H2O2 → Na2SO4 + 4H2O
PbS + 4H2O2 → PbSO4 + 4H2O
Na2SO3 + H2O2 → Na2SO4 + H2O
2NH3 + 3H2O2  → N2 + 6H2O
Соединения Cr +3 в щелочной среде:
Cr2O3 + 3H2O2 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + 5H2O
Cr2(SO4)3 + 3H2O2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 3Na2SO4 + 8H2O
2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + 8H2O
2NaCrO2 + 3H2O2 + 2NaOH → 2Na2CrO4 + 4H2O
2K3[Cr(OH)6] + 3H2O2 → 2K2CrO4 + 2KOH + 8H2O
2. H2O2 — восстановитель (окисляется с образованием O2) в реакциях со следующими соединениями:
KMnO4, K2Cr2O7, Cl2 (галогены), соединения Au +3 , KNO3 (нитраты), KClO3 (хлораты).
Примеры реакций:
5H2O2 + KMnO4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O
3H2O2 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3O2 + K2SO4 + 7H2O
H2O2 + Br2 + 2KOH → 2NaBr + O2 + 2H2O
H2O2 + Cl2 → O2 + 2HCl
3H2O2 + KClO3 → KCl + 3O2 + 3H2O
3H2O2 + 2KNO3 + H2SO4 → K2SO4 + 2NO + 3O2 + 4H2O.
Допишите уравнение реакции разложения пероксида водорода и расставьте необходимые коэффициенты: H2O2 = … + …
Пероксид водорода разлагается на воду и кислород:
H2O2 → H2O + O2↑
В правой части схемы у нас 3 атома кислорода: один в молекуле воды и два в молекуле кислорода. В левой части – два атома кислорода в молекуле перекиси. Казалось бы, наименьшее кратное – шесть. Но! В правой части 3 атома кислорода не в одной молекуле, а в двух разных (1+2). Поэтому у молекулы перекиси мы поставим коэффициент два:
2H2O2 → H2O + O2↑
Теперь очевидно, что уравнять схему можно добавив коэффициент два перед молекулой воды:
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 Н2О2. 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.
http://himgdz.ru/gdz-rudzitis-8-22-5/
http://buzani.ru/zadachi/khimiya-glinka/1264-peroksid-vodoroda-zadachi-797-801