Окислительно восстановительные реакции перекиси водорода с металлами
В разделе щелочных металлов следует остановиться на окислительных свойствах перекисных соединений этих металлов, рассматривая их как соли слабой кислоты — перекиси водорода.
Изучение этих свойств удобнее вести на примере перекиси натрия.
Окислительные свойства перекиси натрия в водном растворе можно объяснить гидролизом её, как соли слабой кислоты и сильного основания:
Na2O2 + 2НОН ⇄ 2NaOH + Н2O2.
Если реакция ведётся в кислом растворе, то опять получается перекись водорода:
Na2O2 + H2SO4 = Na2SO4 + Н2O2.
В последнем случае слабая кислота — перекись водород вытесняется более сильной — серной кислотой.
Как в первом, так и во втором случае получившаяся перекись водорода и проявляет окислительные свойства.
В промышленности, медицине и бытовой жизни используются главным образом окислительные свойства перекиси водорода, поэтому говорить подробно в средней школе о её восстановительных свойствах нет особой необходимости.
Окислительно восстановительные свойства перекиси водорода
К объяснению механизма окислительных свойств перекиси водорода можно подойти так: в растворе эта кислота, можно допустить, диссоциирует по уравнению:
Н2[O2] ⇄ 2Н• + [O2]«
Анион перекиси водорода [O2]« может принять ещё два электрона и получатся два аниона кислорода:
[O2]« + 2ē = 2O«.
Таким образом, перекись водорода как окислитель обладает окислительным числом, равным двум, т. е. она может принять два электрона.
Пример окислительно-восстановительной реакции при участии перекиси водорода:
Н2[O2] + H2SO3 = Н2O + H2SO4,
Следует чётко подчеркнуть различие между перекисями металлов и нормальными окислами: перекиси в реакциях с кислотами дают перекись водорода и соли, а нормальные окислы— воду и соль:
BaO2 + H2SO4 = H2O2 + BaSO4;
SnO2 + 2H2SO4 = 2Н2O + Sn(SO4)2.
Опыты с перекисными соединениями
В связи с изучением перекисных соединений целесообразно продемонстрировать опыты:
1. Разложение перекиси натрия. В пробирке нагревается 0,5 г перекиси натрия.
Тлеющей лучинкой констатируется выделение кислорода:
2Na2O2 = 2Na2O + O2.
По охлаждении пробирки можно добавить в неё воды и индикаторами доказать образование щёлочи:
Na2O + H2O = 2NaOH.
2. Разложение перекиси натрия водой. В пробирку наливается около 3 см3 воды и насыпается в неё около 1 г перекиси натрия. Опять констатируется выделение кислорода и образование щёлочи.
3. Окислительные свойства перекиси водорода. К нитрату свинца (или ацетату свинца) добавить сероводородной воды.
Происходит реакция по уравнению:
Pb(NO3)2 + H2S = ↓PbS + 2HNO3.
К половине раствора с чёрным осадком добавить перекиси водорода. Происходит окислительно-восстановительная реакция:
PbS + Н2O2 → ↓PbSO4 + Н2O
Следует предложить учащимся дописать это уравнение с указанием окислителя и восстановителя в ней.
В связи с этим опытом полезно сделать замечания воспитательного характера, которые всегда с неизменным интересом выслушиваются учащимися.
В масляных красках обычно содержатся свинцовые белила; как само название показывает, они имеют белый цвет.
Состав их приблизительно выражается формулой:
2РbСO3 • Рb(ОН)2.
Под влиянием сероводорода, всегда в некотором количестве находящегося в воздухе, на картинах и иконах, писанных масляными красками, происходит реакция:
( Белый 2РbСO3•Рb(ОН)2) +3H2S = (Чёрный 3PbS) + 4Н2O + 2СO2.
Вследствие образования PbS картина или икона темнеет, «стареет».
Протиранием перекисью водорода изображения, написанного масляными красками и с течением времени потемневшего, чёрный PbS заменяется белым PbSО4.
На этом принципе основана реставрация старинных картин, этим же принципом в недалёком прошлом пользовались (а возможно, и сейчас ещё где-нибудь пользуются) реакционные церковники—«обновленцы» икон.
В связи с получением гидратов щелочных металлов путём электролиза водных растворов солей этих металлов можно перейти к объяснению электролиза с разрядкой ионов воды.
Статья на тему Перекись водорода как окислитель