Пероксид водорода
Пероксид водорода Н 2 О 2 (tпл = -0,41°С, tкип = 150,2°С) – бесцветная вязкая жидкость (плотность 1,443 г/мл при 25°С), смешивается с водой. Чистый пероксид водорода крайне неустойчив и способен самопроизвольно разлагаться со взрывом. В продажу он поступает в виде 30-40 %-го раствора под названием «пергидроль». Оба атома кислорода в Н 2 О 2 находятся в промежугочной степени окисления -1, что и обусловливает способность пероксидов выступать в роли как окислителей, так и восстановителей. Наиболее характерны окислительные свойства:
Na2SО3 + Н2О2 → Na2SО4 + Н2О Мn(ОН)2 + Н2O2 → МnO2 + 2Н2O
При взаимодействии с сильными окислителями Н2O2 выступает в роли восстановителя, окисляясь до кислорода:
2КМnO4 + 5Н2O2+ 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2↑ + 8H2O 2AgNO3 + Н2O2 → 2Ag + O2↑ + 2HNO3 KIO4 + H2O2 → KIO3 + H2O + O2↑
Электродные потенциалы Н2O2/Н2O (1,776 В) и O2/Н2O2 (0,682 В) сильно зависят от pH среды; окислительные свойства наиболее ярко выражены в кислой и нейтральной средах, восстановительные – в щелочной:
С12 + Н2О2 + 2NaOH → 2NaCl + 2Н2О + О2↑ PbS + 4Н2О2 → PbSО4 + 4Н2О
Пероксид водорода – соединение неустойчивое – и даже в разбавленных растворах самопроизвольно диспропорционирует. Реакция диспропорциони-рования катализируется ионами переходных металлов, хлорид-ионами, некоторыми белками, например, механизм разложения пероксида в присутствии хлорид-ионов может быть представлен уравнениями:
2Н+ + 2Сl + Н 2 O 2 = С12↑ + 2Н2O Н 2 O 2 + С1 2 = 2Н+ + 2Сl- + O2↑ 2Н 2 O 2 = O2↑ + 2Н2O
Пероксид водорода является очень слабой кислотой, по силе примерно равной иону НРО42-. Равновесие Н 2 O 2 + Н20 ↔ Н 3 O+ + ООН- сильно смещено влево (К = 1,78 · 10-12). Пероксиды металлов и аммония можно рассматривать как соли этой слабой кислоты.
ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ Работа с водородом требует большой осторожности! Водород горюч и смеси с кислородом или воздухом образуют взрывчатую смесь в широком интервале концентраций. Все опыты с водородом проводите в очках и маске под наблюдением преподавателя.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Получение водорода действием металла на кислоту Соберите прибор, состоящий из пробирки с пробкой, через которую проходит стеклянная трубка с оттянутым концом (рис. 3). Положите в пробирку несколько кусочков цинка и прилейте на 1/3 пробирки разбавленной Н2SO4. Плотно вставьте пробку с оттянутой трубкой и укрепите пробирку вертикально в зажиме штатива. Наблюдайте выделение газа.
Рис. 3. Прибор для получения водорода
Убедитесь, что выходящий через трубку водород не содержит примеси воздуха. Для этого на газоотводную трубку наденьте перевернутую вверх дном пробирку, через полминуты снимите и, не переворачивая, поднесите к пламени горелки. Если в пробирку поступил чистый водород, он загорается спокойно (при загорании слышен слабый глухой звук «п-па»). При наличии в пробирке с водородом примеси воздуха происходит небольшой взрыв, сопровождающийся резким звуком. В этом случае испытание газа на чистоту следует повторить. Убедившись, что из прибора идет чистый водород, зажгите его у отверстия оттянутой трубки. Подержите над пламенем водорода сухую пробирку. Какое вещество образуется в результате горения водорода? Напишите уравнения реакций получения и горения водорода.
|
