介紹一下過氧化氫的化學性質!
題目:
介紹一下過氧化氫的化學性質!
順便問一下:雙氧水是弱電解質嗎?
解答:
過氧化氫,俗稱雙氧水,分子式H2O2,是除水外的另一種氫的氧化物.化學性質不穩定,一般以30%或60%的水溶液形式存放.過氧化氫有很強的氧化性,且具弱酸性.
過氧化氫是非常強的氧化劑,它和其他氧化劑的標準電極電勢值列在右面,值越高代表氧化性越強:
分解反應
過氧化氫可自發分解歧化生成水和氧氣:
2 H2O2 → 2 H2O + O2
該反應在熱力學上自發進行:ΔHo爲−98.2 kJ·mol−1,ΔGo爲−119.2 kJ·mol−1,ΔS爲70.5 J·mol−1·K−1.重金屬離子Fe2+、Mn2+、Cu2+等對過氧化氫的分解有催化作用.過氧化氫在酸性和中性介質中較穩定,在鹼性介質中易分解.用波長爲320~380nm的光照射會使過氧化氫分解速度加快,故過氧化氫應盛於棕色瓶中並放在陰涼處.
H2O2與Fe2+的混合溶液稱爲Fenton試劑.某些離子如Fe2+、Ti3+催化下,過氧化氫分解反應會生成自由基中間體HO·(羥基自由基)和HOO·.
一般使用的雙氧水中都會含有一定量的穩定劑,以減少過氧化氫的分解.常用的穩定劑包括:錫酸鈉、焦磷酸鈉和有機亞磷酸酯.
氧化還原反應
過氧化氫可在水溶液中氧化或還原很多無機離子.用作還原劑時產物爲氧氣,用作氧化劑時產物爲水.例如酸性溶液中,過氧化氫可將Fe2+氧化爲Fe3+:
2 Fe2+(aq) + H2O2 + 2 H+(aq) → 2 Fe3+(aq) + 2H2O(l)
與過氧化氫作用,亞硫酸根(SO32−)可被氧化爲硫酸根(SO42−),高錳酸鉀在酸性溶液中會被還原爲Mn2+.由於標準電極電勢的緣故,反應在不同pH環境下進行的方向可能不同,如鹼性溶液中,過氧化氫會將Mn2+氧化爲MnIV,以MnO2形式生成.
過氧化氫還原次氯酸鈉的反應可用於在實驗室中製備氧氣:
NaOCl + H2O2 → O2 + NaCl + H2O
有機化學中,過氧化氫常用作氧化劑,可將硫醚氧化爲亞碸.甲基苯基硫醚與其反應時,會被氧化爲甲基苯基亞碸,以甲醇作溶劑或三氯化鈦催化,產率爲99%:
Ph-S-CH3 + H2O2 → Ph-S(O)-CH3 + H2O
過氧化氫的鹼性溶液可用於富電子烯烴(如丙烯酸)的環氧化反應,以及在硼氫化-氧化反應第二步中氧化烷基硼至醇.
過氧化氫與很多無機或有機化合物反應時,過氧鏈保留並轉移到另一分子上,生成新的過氧化物:
過氧化氫在低溫下與鉻酸或重鉻酸鹽酸性溶液反應時,會生成不穩定的藍色過氧化鉻CrO(O2)2,可用乙醚或戊醇萃取.水溶液中過氧化鉻很快分解爲氧氣和含鉻離子.
過氧化氫與硼砂反應會生成過硼酸鈉,可用作消毒劑:
Na2B4O7 + 4 H2O2 + 2 NaOH → 2 Na2B2O4(OH)4 + H2O
過氧化氫可生成很多含有O22-過氧根離子的無機鹽類,其中比較重要的如過氧化鈣、過氧化鈉和過氧化鎂.
與羧酸(RC=O-OH)反應,生成具氧化性的過氧酸(RC=O-O-OH),可用於烯烴環氧化反應等用途.與丙酮反應生成炸藥三過氧化三丙酮(TATP),與臭氧反應生成三氧化二氫,與尿素反應生成過氧化尿素.
過氧化氫與三苯基氧化膦生成酸鹼加合物,有些反應中用作過氧化氫的等同試劑.
與水相比,過氧化氫的鹼性要弱得多,只有與很強的酸反應才會生成加合物.超強酸HF/SbF5可將過氧化氫質子化,生成含[H3O2]+離子的產物.
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