Теория и короткие научно-исследовательские работы с использованием перекиси водорода. Для опытов отобраны реакции, имеющие важное значение в химии, экологии, которые можно проводить для подготовки обучающихся к итоговой аттестации. Работать желательно малыми группами (по 2-3 человека). Это уменьшает время эксперимента, позволяет избежать ошибок и, самое главное, позволяет ученикам участвовать в научном общении, что развивает научную речь.
Краткая теория:
- Окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода
Пероксид водорода – важнейший окислитель, который используется в быту, в технологии, при очистке воды от органических загрязнений. Пероксид водорода – экологически чистый окислитель, т. к. продукты его разложения – кислород и вода – не загрязняют окружающую среду. Известна роль пероксида водорода и пероксидных органических соединений в процессах биологического окисления-восстановления.
3 – 6 %-е растворы пероксида водорода для бытовых и учебных целей готовят обычно из 30 %-го раствора разбавлением водой. Пероксид водорода при хранении разлагается с выделением кислорода (нельзя хранить в плотно закрытых сосудах!). Чем меньше концентрация пероксида водорода, тем он устойчивее. Для замедления разложения пользуются добавками фосфорной, салициловой кислот и других веществ. Особенно сильно действуют на пероксид водорода соли железа, меди, марганца и фермент каталаза.
3 %-й раствор пероксида водорода в медицине используют для промывания рта и полоскания горла при стоматите и ангине.
30 %-й раствор пероксида водорода называют пергидролем. Пергидроль не взрывоопасен. Попадая на кожу, пергидроль вызывает ожоги, жжение, зуд и образование пузырей, кожа при этом белеет. Обожженное место следует быстро промыть водой. Пергидроль в медицине используют для лечения гнойных ран и для обработки десен при стоматите. В косметологии его используют для удаления пигментных пятен на коже лица. Пятна на одежде от пероксида водорода удалить невозможно. Пероксид водорода в текстильной отрасли промышленности используют для отбеливания шерсти и шелка, а также мехов.
Производство концентрированных (90 – 98%) растворов пероксида водорода постоянно растет. Хранят такие растворы в алюминиевых сосудах с добавкой пирофосфата натрия. Концентрированные растворы могут разлагаться со взрывом. Концентрированный раствор пероксида водорода на оксидном катализаторе при 700 распадается на пары воды и кислород, который служит окислителем для топлива в реактивных двигателях.
Перкосид водорода может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
Роль окислителя для пероксида водорода более характерна:
+ 2 + 2e = 2 O
Например, в реакции:
2KI + + = + + 2
2.Пероксид водорода как восстановитель:
- В кислотной среде:
– 2e = + 2
- В основной (щелочной) среде:
+ 2 – 2e = + 2
Примеры реакций:
- В кислотной среде:
2 + 5 + 3 = + + + 8
- В основной среде:
2 + + 2KOH = 2 + +
Или
+ + = 2 + +
Окислительные свойства пероксида водорода проявляются более сильно в кислотной среде, а восстановительные – в щелочной.
Эксперимент
1а. Разложение пероксида водорода.
Налейте в пробирку 2 -3 мл раствора пероксида водорода и нагрейте раствор на водяной бане. Должно начаться выделение газа (какого?). Докажите экспериментально, что это именно тот газ, который вы ожидали получить.
В другую пробирку с раствором пероксида водорода бросьте крупинку диоксида марганца. Докажите, что выделяется тот же газ.
Напишите уравнение разложения пероксида водорода и отдельно уравнения приема и отдачи электронов. К какому типу относится эта окислительно-восстановительная реакция?
Рассчитайте ЭДС реакции, если:
+ 2 + 2e =
E = 0,68 B
+ 2 + 2e = 2 O
E = 1,77 В
Какая из этих двух реакций обладает большей способностью отдавать электроны и ее следует переписать в противоположном направлении? Из значения ЭДС реакции рассчитайте реакции и константу равновесия.
Сравните результаты с и константой равновесия, полученными из термодинамических данных:
