Окислительно-восстановительные реакции с участием перекиси водорода. Пероксид водорода

Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в присутствии перекиси водорода (водный раствор перекиси водорода - H₂О_{2 (водн.)}) представляют собой особый случай, который необходимо анализировать отдельно, главным образом в отношении его баланса. Это связано с тем, что атомы кислорода в перекиси водорода, у которых Nox равен -1, могут либо окисляться, либо восстанавливаться.

Например, давайте рассмотрим два случая, в которых он сначала ведет себя как окислитель (восстанавливающий), а затем как восстановитель (окисляющий):

• окислитель: всякий раз, когда перекись водорода восстанавливается, действуя как окислитель, в качестве продукта образуется вода.

Если добавить раствор перекиси водорода в раствор, содержащий иодид-ионы (I^-) в кислой среде получим:

ЧАС₂О_{2 (водн.)} + Я^-_(здесь) + H⁺_(здесь) → H₂О₍₁₎ + Я_{2 (с)}

Смотрите, что образуются вода и йод. Но чтобы проверить, действительно ли перекись водорода действует как окислитель и восстанавливает, наблюдайте за определением степеней окисления (NOx): *

Кислородный Nox перекиси водорода снизился с -1 до -2, учитывая, что он получил 1 электрон. Однако, поскольку у нас есть два атома кислорода в каждой молекуле перекиси водорода (H₂О₂) вариация Nox будет равна 2.

Итак, как показано в тексте «Балансировка окислительно-восстановительного потенциала”, Необходимый шаг для уравновешивания реакций с помощью окислительно-восстановительного метода состоит в том, чтобы инвертировать значения вариаций NOx с помощью коэффициентов, в данном случае следующим образом:

* H₂О₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 будет коэффициентом I^-;

* Я^-= ∆Nox = 1 → 1 будет коэффициентом при H₂О₂.

Таким образом, мы имеем:

1 час₂О_{2 (водн.)} + 2 я^-_(здесь) + H⁺_(здесь) → H₂О₍₁₎ + Я_{2 (с)}

Попадание в другие коэффициенты путем балансировки по испытаниям:

• Поскольку в 1-м члене два атома кислорода, коэффициент воды во 2-м члене должен быть равен 2. А поскольку в 1-м члене также есть два иодид-иона, йодный коэффициент во 2-м члене будет равен 1. Не забывайте, что мы должны умножить индекс на коэффициент, чтобы найти правильное количество атомов и ионов в каждом члене:

1 час₂О_{2 (водн.)} + 2 я^-_(здесь) + H⁺_(здесь) → 2 H₂О₍₁₎ + 1 я_{2 (с)}

• Теперь осталось только уравновесить катион водорода 1-го члена, и его коэффициент должен быть равен 2, потому что во 2-м члене у него 4 атома водорода, а в 1-м члене уже два:

1 час₂О_{2 (водн.)} + 2 я^-_(здесь) +2 H⁺_(здесь) → 2 H₂О₍₁₎ + 1 я_{2 (с)}

• Восстановитель: всякий раз, когда перекись водорода окисляется, действуя как восстановитель, она генерирует кислород (O₂) как продукт.

Примером восстановления перекиси водорода является контакт с перманганатом калия (KMnO₄). Это вещество имеет очень характерный фиолетовый цвет, но при контакте с перекисью водорода становится бесцветным. Это связано с тем, что весь марганец, присутствующий в ионе MnO₄^- раствора перманганата уменьшается, что приводит к образованию иона Mn²⁺, как показано ниже:

^{+1 -1 +7 -2 +1 0 +2 +1 -2}
ЧАС₂О₂ + MnO₄^-+ H⁺ → The₂ + Mn²⁺+ H₂О

Вычисляя Nox, мы видим, что кислород в перекиси водорода действительно окисляется и вызывает восстановление марганца:

Как и в предыдущем примере, ∆Nox перекиси водорода будет равно 2, поскольку есть два атома кислорода, и каждый из них теряет электрон. Таким образом, мы имеем:

* O₂ = 2 (∆Nox) = 2 → 2 будет коэффициентом MnO₄^-;

* MnO₄^- = ∆Nox = 5 → 5 будет коэффициентом при O₂.

И как и все₂ происходит из перекиси водорода, два вещества имеют одинаковый коэффициент:

5 ЧАС₂О₂ + 2MnO₄^-+ H⁺ → 5 О₂ + Mn²⁺+ H₂О

Уравновешивая пробным методом, имеем:

5 часов₂О₂ + 2 MnO₄^-+ 6 часов⁺ → 5 O₂ + 2 млн²⁺+ 8 часов₂О

---

* По любым вопросам о том, как рассчитать степень окисления (Nox) атомов и ионов в реакции, прочтите текст «Определение числа окисления (Nox)».

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-oxirreducao-envolvendo-agua-oxigenada.htm