化学自习室移动版

一．比水重

双氧水分子比水多一个氧原子，物理性质各方面都“重”，好比CO₂与CO的比较。比如常温下密度接近1.5g/mL，沸点约150℃，均远高于水。它的酸性也比水强，常温下K_a=1.6×10^－12。

常用的双氧水试剂是30%的溶液，医疗消毒用的是浓度为3%的稀溶液。消毒利用它的强氧化性。无论它做氧化剂还是还原剂，最大的好处是没有杂质遗留。

二．半开何为

H₂O₂分子的四个原子不在一条直线，也不在一个平面上，像是一本半开的书，两个平面的夹角和H－O－O键角均略大于直角。真的是“半”开。

O原子轨道sp³杂化，H－O－O自然不会直线，这个没问题。为什么没有(全开)共平面呢？无论是两个H原子间的距离还是O－O间孤电子对的距离都是共平面时最远，事实却是扭了近90°，这斥力是怎么算的呢？

三．一山二虎

多数分解反应吸热，双氧水的分解却是放热的：

2H₂O₂(l)→2H₂O(l)＋O₂(g)ΔH°= －196kJ

原因可以说是H₂O₂的标准生产焓(－188kJ/mol)比H₂O(－286kJ/mol)小，就是说H₂O₂的稳定性本来就明显比H₂O差。一山难容二虎啊。加上有气态氧生成，该分解反应还是增熵的，自然很自发的。光照、重金属离子和碱性都能催化加速双氧水的分解。

四．进退自如

氧化性常常跟不稳定性挂钩，比如HNO₃、KMnO₄、HClO都容易分解出氧，同时也具有强氧化性。H₂O₂亦然。

来看H₂O₂的四种典型的半反应。

1.酸性条件下作为氧化剂(这是最招牌的一种半反应)

H₂O₂＋2H^＋＋2E→2H₂O E°=1.77V

该标准电极电势比硝酸(NO₃^－，H^＋/NO的E°=0.96V)还高，它是强氧化剂。例如

H₂O₂＋2Fe^2＋＋2H^＋→2Fe^3＋＋2H₂O

(该反应中Fe^3＋会同时催化H₂O₂的分解)

2.碱性条件下作为氧化剂：

H₂O₂＋2E→2OH^－ E°=0.88V

它还是个中等强度的氧化剂(Fe^3＋/Fe^2＋的E°=0.77V)，例如

3H₂O₂＋2CrO₂^－＋2OH^－→2CrO₄^2－＋4H₂O

3.酸性条件下作为还原剂(遭遇了比它更凶悍的强氧化剂，还原产物是O₂)

H₂O₂－2e→O₂↑＋2H^＋ E°=0.70V

例如：5H₂O₂＋2MnO₄^－＋6H^＋→2Mn^2＋＋5O₂↑＋8H₂O

4.碱性条件下放出氧气作为还原剂

H₂O₂－2e＋2OH^－→O₂↑＋2H₂O E°= －0.08V

例如：H₂O₂＋2MnO₄^－→2MnO₂↓＋2O₂↑＋2OH^－

五．催化制取H₂O₂

一是通过BaO制取。

先将BaO在氧气中加热生成BaO₂，再与酸反应，BaO₂＋H₂SO₄→BaSO₄↓＋H₂O₂。这相当于一个复分解反应。

如果改H₂SO₄为CO₂＋H₂O(假定后者能替代)，生成的BaCO₃再分解，则总反应相当于2H₂O＋O₂→2H₂O₂，BaO和CO₂或BaCO₃相当于催化剂，实现了水和氧的化合。是BaO(抑或是Na₂O)提供了产生过氧离子的机会。

二是目前常用的蒽醌法。

蒽(C₁₄H₁₀)是三个苯环并联，共有10个H原子可供取代，取代基的位置编号依次是右边苯环顺时针数1234，然后左边苯环顺时针数5678，中间苯环的两个位置为9和10。乙基蒽醇就是2－乙基－9，10－二羟基蒽。先用O₂将乙基蒽醇氧化为乙基蒽醌，即将两个羟基氧化为两个碳基，然后再用H₂将乙基蒽醌还原

总反应相当于O₂＋H₂→H₂O₂，除所用过渡金属外乙基蒽醇是催化剂，将氧和氢化合成了H₂O₂。是乙基蒽醇提供了产生O－O键的可能。

三是电解法。

先电解硫酸氢钾饱和溶液：

2HSO₄^－→H₂(阴极)＋S₂O₈^2－(阳极)

(挺神奇的电解，如果是电解硫酸或硫酸盐的稀溶液，阳极应该产生O₂吧)

再将电解所得过硫酸钾酸化水解(其实是将水部分氧化)：

S₂O₈^2－＋2H₂O→2HSO₄^－＋H₂O₂

反应结果相当于2H₂O→H₂＋H₂O₂，HSO₄^－相当于催化剂。这是唯一的水分解法，当然电解是主要手段。是过硫酸造就的双氧。