2020高中化学臭氧、氧化物、过氧化氢

H2O2 + H2O
H3O2+ + H2O- Ka1 = 2.24×10-12
H2O2 + HF + MF5
[H3O2]+[MF6]－
H2O2 + HF + 2SbF5
[H3O2]+[Sb2F11]-
NH3(l) + H2O2
NH4OOH↓（白色）
但在熔融态只有
H3N H O O H
c．在酸性条件下，H2O2是极Biblioteka Baidu的氧化剂，但遇到 强氧化剂时显还原性。
现在所用的冷冻剂是什么呢？
4、氧的成键特征 (1) 一般键
A、 离子键 氧原子以 O2-离子构成离子型氧化物，如碱金属氧
化物和大部分碱土金属的氧化物。
B、 共价键 氧原子以共价键构成分子型化合物：
① 与氟化合时，氧可呈+2氧化态，如在OF2中； ② 同电负性值小的元素化合时，氧常呈-2氧化态。
就氧形成的共价键而言，有下列5种情况：
2 O3
—— NO3 ＋ O2 —— NO ＋ O2 —— NO2 ＋ O2 —— 3 O2
再如，氟利昂(一类含氟的有机化合物，如CCl2F2、CCl3F等) 可破坏O3的反应：
C1 ＋ O3 紫外hv ClO ＋ O2
ClO ＋ O —— C1 ＋ O2
O3 ＋ O —— 2 O2
为了保护臭氧层免遭破坏，世界各国于1987年签定了蒙特利 尔条约，即禁止使用氟利昂和其他卤代烃的国际公约。
7、制备 a．化学法
b．电解—水解法 c．乙基蒽醌法：
1953年美国杜邦公司，蒽醌法 典型“零排放”的“绿色化学工艺”。
8、应用
现有三种颜料：铅白(2PbCO3·Pb(OH)2)，锌白(ZnO)， 钛白(TiO2)，铅白的优点是覆盖性好，但不稳定，若空气 中含H2S，就会变黑：
9、鉴别
在重铬酸盐的酸性溶液中， 加入少许乙醚和过氧化氢溶液并 摇荡，乙醚层出现蓝色的 [CrO(O2)2·(C2H5)2O]，即：
BF3
NO2 CO2
CO32-
33 2个34 46
(2) 分子轨道理论
φ 3 E3
反键轨道
E0
φ 2 E2＝E0 非键轨道
ψ0 ψ0 ψ0
φ 1 E1
成键轨道
ψ0
O3分子的∏43 分子轨道示意图
∏
4 3
键的键级为1。在O3分子中，氧原子之间的键级
为l.5。因其键级和键能都低于O2分子因而不够稳定。由 于分子轨道中没有单电子，所以O3分子是逆磁性的。
臭氧还能迅速且定量地将 I-离子氧化成 I2，此反应被 用来鉴定 O3和测定 O3的含量：
O3 ＋ 2 I- ＋ H2O ——I2 ＋ O2 ＋2 OH-
臭氧还能将CN- 氧化成CO2 和 N2，因此常被用来治理电镀 工业中的含氰废水。
氧化有机物，可把烯烃氧化并确定双键的位置:
CH3CH2CH＝CH2 CH3CH＝CHCH3
D、以氧分子为基础的化学键 ①、形成 O2- 超氧离子，如 KO2 等； ②、形成 O22- 过氧离子或共价的过氧链－O－O－，如 Na2O2，BaO2等，H2O2、H2S2O3、K2S2O8等； ③、二氧基阳离子 O2+ 的化合物，如 O2+[PtF6]- 等。 ④、氧分子作为配体形成金属离子配位。例如，血液 中的血红素是由中心离子Fe2+同卟啉衍生物形成的配位 化合物(简写成HmFe) 。
3、臭氧的性质 (1) 不稳定性
臭氧在常温下就可分解: 2 O3 ＝ 3 O2 ΔrHmӨ＝－ 285.4 kJ·mol－1
若无催化剂或紫外线照射时，它分解得很慢。
(2) 强氧化性
臭氧能氧化一些只具弱还原性的单质或化合物，并且有 时可把某些元素氧化到高价状态。如 2 Ag ＋ 2 O3 ＝ Ag2O2 ＋ 2 O2 PbS ＋ 4 O3 ＝ PbSO4 ＋ 4 O2 O3 ＋ XeO3 ＋ 2 H2O ＝ H4XeO6 ＋ O2
CH3CH2CO + HCHO 2CH3CHO
(3) 臭氧与大气污染
臭氧层最重要的意义在于吸收阳光中强烈的紫外线辐射， 保护地球上的生命。
大气中的还原性气体污染物，如SO2、CO、H2S、NO、 NO2等同大气高层中的O3发生反应，导致O3浓度的降低。 如：
NO2 ＋ O3 NO3 NO ＋ O3
E、以臭氧分子为结构基础的成键情况
由O3-离子构成的离子型臭氧化物, 如KO3和NH4O3; 由共价的臭氧链－O－O－O－构成共价型臭氧化物， 如O3F2。
5、氧化物
A、同一周期，从左到右，酸性增强，碱性减弱，如：
Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 碱性 碱性 两性 酸性 酸性 酸性 酸性
2、臭氧的分子结构 (1) 价键理论
★ 价键理论
结构：
∏34
中心O： sp2杂化 边O： sp2杂化
键角：117o μ＝1.8×10－30 C•m 唯一极性单质
大键
分子中多个原子间有相互平行的p轨道，彼此连贯重叠形 成的π键也称为多原子π键或大π键。
形成大π键的条件：
1、这些原子都在同一平面上； 2、这些原子有相互平行的p轨道； 3、p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍。 是3个或3个以上原子形成的π键
(1) structure：H2O2是极性 分子，即两个氢原子不在同 一个平面。
(2) properties： a．它是一个极好的离子性溶剂，与水互溶，这是由于与
水能形成新的氢键(hydrogen bond)。在实验室中常用的3% ～ 30%的过氧化氢水溶液称为双氧水(perhydrol)。
b．H2O2是一种弱酸
H2SO4、H2Cr2O7、H3PO4、H2S2O8、 HClO4等含氧酸或含氧酸根的中心原 子R与配位O原子之间除了形成σ配键 外，还有可能形成p－d π配键，氧原 子给出其 p 孤对电子、中心原子给 出空 d轨道成键。
例 如 ， 在 H2SO4 中 ， 其 S 原 子 与 其非羟基 O 原子之间就是以σ配键和 p－d π配键成键的：
B、同一主族，从上到下，碱性增强（相同氧化态），如：
N2O3 P2O3 As2O3
Sb2O3
Bi2O3
酸
酸 两（酸主） 两（碱主） 碱
C、同一元素，形成不同氧化态的氧化物，氧化数越高，酸性 越强。如：
MnO Mn2O3 MnO2 MnO3 Mn2O7
碱两
两酸
酸
硫化物的性质以此类推。
6、过氧化氢(H2O2)
第 2 节 臭氧、氧化物、过氧化氢
1、臭氧的产生 氧气的同素异形体，因有一种特殊的腥臭味而得名。蓝 色气体，浓的时候气味难闻，但浓度低时，感觉很清新， 比如：雨后森林散步。无论在酸性还是碱性介质，其氧 化能力都很强。
太阳的紫外线辐射导致O2生成O3：
O3吸收波长稍长的紫外线，又能重新分解，从而完成O3的循环。 雷雨的时候，空气中的氧受电火花的作用也会产生少量臭氧。
① 不等性 sp3杂化，－O－，如在Cl2O和OF2中； ② 共价双键：O＝，如在H2CO和光气COCl2中； ③ sp3杂化，－O－，如在H3O＋中； ④ sp杂化， :O≡ ，如在CO中； ⑤ 氧原子可以提供一条空 2p轨道，接受外来配位电子对 而成键，如在有机胺的氧化物R3N→O中。
C、含氧酸或含氧酸根中的 p－d 配键
A =
在碱性条件下，H2O2是中等的氧化剂。
过氧化氢在水溶液中，不论是氧化剂，还是还原剂，都在 反应体系中不引入任何杂质：
d．从上面的电位图来看，H2O2不稳定，易歧化。 (i) 在OH－介质中比在H＋介质中分解快； (ii) 若有重金属离子Fe2+、Mn2+、Cu2+、Cr3+ 等存在，
大大加快H2O2的分解； (iii) 波长为320—380nm的光促使H2O2分解； (iv) 受热加快H2O2分解。
有一种小甲虫，叫气步甲。 它体内有两种腺体；一种 生产对苯二酚，另一种生 产过氧化氢。平时它们分 别贮存在两个地方，一旦 遭到侵犯，气步甲就猛烈 收缩肌肉，这两种物质相 遇，在酶的催化作用下， 发生剧烈反应而进行自卫。