過氧化氫H2O2能以任意比與水混合,其分子間因具有較強(qiáng)氫鍵,故在液態(tài)、固態(tài)中存在締合分子而使之具有較高的熔點(diǎn)(272K)和沸點(diǎn)(423K),其化學(xué)性質(zhì)可歸納為:氧化性、還原性、弱酸性和不穩(wěn)定性.
過氧化氫溶液,俗稱雙氧水,為無色無味的液體,它的性質(zhì)比較復(fù)雜,在習(xí)題中主要表現(xiàn)它的不穩(wěn)定性、酸性、氧化性和還原性,學(xué)生掌握起來比較困難,現(xiàn)總結(jié)如下:
H2O2中O呈-1價(jià),屬于0價(jià)和-2價(jià)之間的中間價(jià)態(tài),H2O2表現(xiàn)為既有氧化性又有還原性,遇到強(qiáng)氧化劑時(shí)呈現(xiàn)還原性,遇到強(qiáng)還原劑時(shí)呈現(xiàn)氧化性,并以氧化性為主。
(1)氧化性:H2O2做氧化劑時(shí),其還原產(chǎn)物為H2O,不會(huì)引入新的雜質(zhì),這是H2O2被稱為環(huán)保型氧化劑的原因。如:
H2O2+SO2=H2SO4
2FeSO4+ H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2 H2O
【例1】使用假冒偽劣化妝品,臉上有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些黑色斑點(diǎn)。這主要是偽劣化妝品里含有鉛白2PbCO3 · Pb(OH)2與皮膚中的硫化物產(chǎn)生黑色硫化鉛的緣故。除去這種黑色斑點(diǎn)的主要方法是選用合宜的氧化劑將其氧化為難溶于水和酸的白色化合物。
供選擇的氧化劑有:①漂白粉②高錳酸鉀③H2O2(雙氧水),試回答:
(1)應(yīng)選用何種氧化劑去掉PbS,是 。
(2)去掉PbS時(shí)可能的化學(xué)方程式是 。
解析:首先看清題意是將黑色的硫化鉛氧化為難溶于水和酸的白色化合物。鉛鹽中PbSO3為白色但溶于酸,PbSO4是不溶于水和酸的白色化合物。由此可知PbS中的S2-氧化成SO42-在這個(gè)過程中顯然要有氧。再從幾種供選用的氧化劑考慮,不應(yīng)該在臉上使用漂白粉,因?yàn)樗鼤?huì)腐蝕皮膚。若用消毒劑KMnO4雖然能使PbS氧化,但人的皮膚近中性,KMnO4的還原產(chǎn)物不是Mn2+鹽而是MnO2,MnO2顯黑褐色比PbS更難消除,顯然也不行。而H2O2的還原產(chǎn)物是H2O,是合理的選擇。
答案:(1)選用適宜濃度的H2O2溶液。H2O2把PbS氧化成PbSO4而不留下其他難以消除的固體,也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。
(2)PbS + 4H2O2 == PbSO4 + 4H2O
(2)還原性:H2O2做還原劑時(shí),其氧化產(chǎn)物為O2 ,如:
2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O
【例2】把雙氧水加入酸化的KMnO4溶液中,溶液的紫紅色消失,此時(shí)雙氧水表現(xiàn)出 性,反應(yīng)的離子方程式為
解析:雙氧水加入酸化的KMnO4溶液中,溶液的紫紅色消失,此時(shí)雙氧水表現(xiàn)出還原性,反應(yīng)的離子方程式為2MnO4- +6H+ +5H2O2 =2Mn2+ +5O2↑+8H2O
答案:還原性,2MnO4- +6H+ +5H2O2 =2Mn2+ +5O2↑+8H2O
(3)不穩(wěn)定性:在常溫下,它的分解緩慢,90%的H2O2溶液在323K下每小時(shí)只分解0.001%,但若溶液中存在Fe2+、Mn2+、Cu2+、Cr3+、Co2+等雜質(zhì),則能加快其分解,波長(zhǎng)為320-380nm的光也能大大加快H2O2的分解,因此,H2O2溶液應(yīng)保存在避光的棕色瓶中并置放于陰涼處。
2 H2O2 = 2 H2O + O2↑
實(shí)驗(yàn)室常用此反應(yīng)制取氧氣。
【例3】下列反應(yīng)適用于實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的是( )
①高錳酸鉀熱分解 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑
②硝酸銨熱分解 NH4NO3=4H2O+2N2↑+O2↑
③過氧化氫分解 2H2O2=2H2O+O2↑
④二氧化氮的分解 2NO2=2NO+O2↑
A.只有① B.①和② C.①和③ D.①③④
答案: C
(4)弱酸性:過氧化氫呈弱酸性,相當(dāng)于二元弱酸,
電離方程式:H2O2 H+ + HO , HO H+ + O
在298K時(shí),它的第一級(jí)電離常數(shù)K1=1.55×10-12 其K2很小,約為10-25,H2O2是一種弱酸。
【例4】雙氧水(H2O2)和水都是極弱電解質(zhì),但H2O2比H2O更顯酸性。
①若把H2O2看成是二元弱酸,請(qǐng)寫出它在水中的電離方程式:
②鑒于H2O2顯弱酸性,它能同強(qiáng)堿作用形成正鹽,在一定條件下也可形成酸式鹽。請(qǐng)寫出H2O2與Ba(OH)2作用形成正鹽的化學(xué)方程式:
③水電離生成H3O+和OH-叫做水的自偶電離。同水一樣,H2O2也有極弱的自偶電離,其自偶電離的方程式為: