走近过氧化氢

()22O H 走近过氧化氢
一、物理性质
过氧化氢水溶液也称为双氧水；标准状况下，纯的过氧化氢为淡蓝色粘稠液体，其熔点为C ︒-43.0，沸点为C ︒2.150。

K 269时，固体密度为3/g 643.1cm ，K 273时，液体密度为3/465.1cm g 。

22O H 分子间通过氢键发生缔合，缔合程度比水大、22O H 能与水以任何比例相混合。

二、化学性质
1、22O H 分子结构
键分子结构、σ22O H
过氧化氢分子中有过氧链()---O O ,链中的每个氧原子采取不等性的3sp 杂化，每个氧原子都有两个孤电子对。

两个氧原子间借助于单电子的3sp 杂化轨道重叠形成σ键，每个氧原子各用一个单电子的
3sp 杂化轨道同氢原子的s 1轨道重叠形成σO H -键。

22O H 分子结构和
σ键如上图。

2、22O H 的制备 1）实验室制法
在实验室中，可以将过氧化钠加到冷的稀硫酸或稀盐酸中制备过
sp 3
氧化氢：
22242242221010O H O H SO Na O H SO H O Na +∙=++
2）工业制法
①电解硫酸氢铵法
工业上多用电解硫酸氢铵水溶液的方法制取22O H 。

电解时两极发生如下反应：
阳极反应 ---=-2822422O S e SO 阴极反应 222H e H =+-+
实际上电解时溶液中生成的是过二硫酸铵。

28224442H O S ）（NH HSO NH +−−→−电解
将过二硫酸铵水解得到过氧化氢：
224228222O H HSO O H O S +=+-
-
水解的另一产物酸式硫酸盐经处理后可作为电解质循环使用。

如在电解产物8224O S ）（NH 中加入硫酸氢钾，则析出过二硫酸钾。

然后将过二硫酸钾在酸性溶液中水解，同样可以得到过氧化氢：
2242822224
2O H KHSO O H O S K SO H +−−→−+
上述方法得到的含有过氧化氢的溶液经分馏可得到30%左右的22O H ，采用减压蒸馏的方法可获得高浓度的22O H 。

②乙基蒽醌法
在苯溶液中，2-乙基蒽醌在钯催化下用氢气还原得到2-乙基蒽醇；用氧气氧化2-乙基蒽醇时即制得过氧化氢，而生成的2-乙基蒽醌可以循环使用。

在该反应中，实际上所消耗的只是氢气和氧气，相当于在2-乙基蒽醌和钯的催化作用下，氢气和氧气化合生成过氧化氢的反应，是典型的“零排放”的“绿色化学工艺”：
22-2d 22O H O H P −−−−→−+乙基蒽醌
、
这种方法制得的过氧化氢也是它的稀溶液。

液态过氧化氢经冷冻、分级结晶可制得22O H 纯晶体。

③异丙醇氧化法
在C ︒140~90,MPa 0.2~5.1的条件下，异丙醇经多步空气液相氧化生成丙酮和过氧化氢：
()2233233O H COCH CH O CH OH CH CH +=+
3、22O H 的鉴定
用硫酸酸化722O Cr K 溶液，再加入所制得的溶液，若有蓝色5CrO 生成，则证明为过氧化氢，反应式：
()42254222722524SO K O H CrO SO H O H O Cr K ++↓=++蓝
4、22O H 不稳定性 ①不稳定性
V
E V E B
A //θ
θ
-
-
-OH
HO O O H O H O 867.0069.0763.1695.02
22222
从元素电势图上看，无论酸性介质还是碱性介质，总有θ
θ左
右E E >，所以22O H 在两种介质中均不稳定，将发生歧化分解：
↑+=222222O O H O H mol kj H /196-=∆
22O H 在较低温度和高纯度时分解的速率较慢，若受热到C ︒153以上便猛烈分解。

22O H 在碱性介质中的分解速率远比在酸性介质中快。

波长为nm 380~320的紫外光也促使22O H 的分解。

②保存方法
一般在实验室里，常把过氧化氢装在棕色瓶内存放在阴凉处。

有时加入一些稳定剂，如微量的锡酸钠()32SnO Na 、焦磷酸钠()724O P Na 等通过吸附或络合等作用来抑制所含杂质对22O H 的催化作用。

5、22O H 的氧化性
22O H 在溶液中的氧化能力的大小通过其标准电极电势数据体现
出：
-
-
-
-+=++=++OH
e O H HO O H e H O H 3222222
222
V
E V
E B A 867.0763.1==θθ
由电极电势可知，22O H 在酸、碱性溶液中都是较强的氧化剂。

定性检出和定量测定22O H 或过氧化物的常用反应：
O H I H I O H 2222222+=+++-
类似的反应还有：
O
H CrO Na NaOH NaCrO O H 24222242223+=++O H Fe H O H Fe 232222222+=+++++
等等。

利用22O H 的氧化性，可漂白毛、织物和油画。

例如油画染料中含
铅，长时间与空气中的硫化氢反应，生成黑色的硫化铅而发暗，用过氧化氢涂刷，油画得以翻新。

其化学反应式为：
O H PbSO O H PbS 242244+=+
过氧化氢也可以作为消毒杀菌剂。

纯22O H 还可以作火箭燃料的氧
化剂。

6、22O H 的还原性
22O H 在溶液中的还原能力的大小同样也可以通过其标准电极电势数据体现出：
-
-
-
-++=++=++OH
HO e O H O O H e H O 2
22222222
V
E V E B A 069.0695.0-==θ
θ
由电极电势可知，22O H 在酸中还原性不强，只有强氧化性，如
4KMnO 等，才能将其氧化：
O H O Mn H O H MnO 222224852652+↑+=++++-
而在碱中是一种中等强度的还原剂，可以还原()I Ag :
O H O Ag O Ag O H 222222+↑+=+
在工业上利用22O H 的还原性除氯：
+-+↑+=+H O Cl Cl O H 222222
22O H 是一种较理想的、常用的氧化（还原）剂，因为它在反应中本身的产物只有2O 和O H 2，其剩余的22O H 又会受热分解，不会给反应体系引入杂质。

7、22O H 的弱酸性
22O H →-++2HO H 1211029.2-⨯=K
其酸性比HCN 更弱，不能使蓝色石蕊溶液变红，但可与碱反应，
例如：
()O H BaO OH Ba O H 222222+=+
因此过氧化钡可以看作过氧化氢这种弱酸的盐，过氧化氢的盐的特点在于含有过氧基。

8、22O H 的其它性质 1） 过氧链转移反应 典型的反应例如：
()42254222722524SO K O H CrO SO H O H O Cr K ++↓=++蓝
()()O H O VO O H VO 23222223422+=+-
-
黄
2） 22O H 的配位反应 例如：
()[]()橘黄+
+=+22222222O H TiO O H TiO
这些反应产物有特定的颜色，可用于相关离子的定性、定量分析。

【主要参考书目】
【1】大连理工大学无机化学教研室《无机化学》第3版； 【2】宋天佑、徐家宁、程功臻、史苏华编《无机化学》第2版； 【3】徐家宁、史苏华、宋天佑主编《无机化学》考研复习指导。