简谈过氧化氢多角度考查、多层次——过氧化氢学术

摘要：在新课程教学的过程中，教师要充分联系一些在生活中常用的试剂，进行探究，充分了解，增加学生的学习兴趣。双氧水就是在生活中常见的一种试剂，了解它的性质可以更好地为生活服务，使学生全面发展和共同提高。
关键词：双氧水 性质 用途
我是过氧化氢，分子式是H2O2，比水分子多一个氧原子，所以俗名叫双氧水。通常用的双氧水为含过氧化氢3%或30%的过氧化氢水溶液。生活离不开我，我是常用的消毒剂，在外观上与水没有什么区别，但本质上差别可大了，从以下几方面说明。

一、物理性质

物理性质纯的过氧化氢是近乎无色的黏稠液体，这一点在中学范围内只有浓硫酸的物理性质是黏稠状的油状液体。由于氢键的存在，过氧化氢与水相似，在固态和液态都发生缔合作用，而且缔合程度比水大。过氧化氢的沸点为150℃，比水的沸点大，凝固点为-89℃，比水的凝固点低。过氧化氢与水可以任意比相混溶。
二、结构
H2O2从表面上看与C2H2的直线结构类似，实际上差别特别大。从杂化的角度讲，C2H2中的碳原子采用的是SP杂化，C2H2是直线型分子， H2O2分子中的氧原子采用SP3杂化，每个氧原子为四面体，H2O2分子不可能是直线型分子。光谱研究和理论计算说明这个H2O2分子是立体的，两个氢原子和氧原子不在同一平面上。过氧化氢的结构就好比把一本书折成94°角，过氧基（—O—O—）在书的棱上，另外两个氢原子分别在两个平面上，氧氢键与过氧基的夹角为97°。

三、过氧化氢的化学性质

1.热不稳定性。由于过氧基的键能较小，因此过氧化氢分子不稳定，易分解，化学方程式为：2H2O2=2H2O+O2↑。在中学通常用二氧化锰做催化剂使其分解产生氧气。常温下为防止分解，我们通常将过氧化氢溶液保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。
2.氧化性和还原性。过氧化氢中氧元素的化合价为-1，处于中间价态，得电子和失电子的两种可能性都存在。因此，H2O2既有氧化性又有还原性。一般来说，在酸性或碱性条件下，H2O2的氧化性比还原性要强的多，因此，它主要用作氧化剂。H2O2作为氧化剂的主要优点是它被还原产物只是水，不会给反应体系引入杂质。
3.弱酸性。H2O2具有极弱的酸性：H2O2？葑HO2-+H+。第二步电离更弱，一般不考虑。
H2O2可与碱反应，例如：H2O2+Ba（OH）2=BaO2+2H2O。

四、制备方法

实验室可用过氧化钡与稀硫酸反应制取，BaO2+H2SO4=BaSO4↓+H2O2。
工业上常以低温（273K）电解硫酸（50%）或硫酸氢铵溶液的方法制取过氧化氢。

五、探究性质

1.科学家对过氧化氢的性质经过很长时间的艰辛探索，发现过氧化氢具有漂白和消毒的作用。过氧化氢的漂白和消毒性质是因为过氧化氢能和许多酸式盐结合形成过氧化氢合物，如，Na2CO3·xH2O2。但也有一部分科学家认为Na2CO3·xH2O2其实应该是Na2CO4·H2O·（x-1）H2O2（Na2CO4叫做过氧碳酸钠）。现在请你设计一个实验证明过氧化氢合物分子式的化学构成，并完成后面两个问题：①你的结论。②简述实验方案。
2.将H2O2溶液滴入含有酚酞NaOH的溶液中，红色消失。甲同学认为这是由于H2O2是二元弱酸（H2O2？葑H++HO-2），消耗了OH-，而使红色褪去。乙同学认为H2O2具有强氧化性，将酚酞氧化，红色消失。请你试设计一个实验论证甲、乙两位同学的解释中谁正确。
3.工业上采用“醇析法”将过氧化氢转化为固态的过碳酸钠晶体（其化学式为2Na2CO3·3H2O2），该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性质。“醇析法”的生产工艺过程如下：在0℃～5℃下，往饱和的Na2CO3溶液中，先加入H2O2和稳定剂（MgCl2和Na2SiO3），经充分反应后，再加入异丙醇，过滤分离，即得到过碳酸钠晶体。
（1）依据你已有的知识，写出H2O2的结构式 ____________。
（2）你认为H2O2被称为绿色氧化剂的主要原因是：
（3）我们知道，稀硫酸不与铜反应，但在稀硫酸中加入H2O2后，则可使铜顺利溶解，写出该反应的离子方程式：
（4）稳定剂能与水反应生成难溶物，将过碳酸钠粒子包裹住，该反应的化学方程式为：
（5）下列物质能使过碳酸钠较快失效的是（多选）____________。
A.MnO2 B.H2S C.稀H2SO4 D.NaHCO3
（6）加入异丙醇的作用是：
（7）剂厂先获得7%～8%的过氧化氢溶液，再浓缩成30%的溶液，浓缩时可采用的适宜方法是：
（8）油画所用颜料中含有某种白色的铅化合物（PbCO3），置于空气中，天长日久会生成黑色的PbS，从而使油画的色彩变暗。若用H2O2来小心清洗，可将PbS转变为白色的PbSO4而使油画“复原”，上述“清洗”反应的化学方程式为：
4.H2O2是一种常用的消毒剂，在医药上使用较为广泛。现有一瓶H2O2溶液，按以下步骤测定其含量：
（1）KMnO4标准溶液的配制。
（2）H2O2含量的测定。
？譹？訛用滴定管量取2

5.00ml H2O2溶液，放入锥形瓶中，加5ml3mol·L-1H2SO4。

？譺？訛用KMnO4标准溶液滴定至终点并重复滴定2～3次。
（3）数据记录与处理，请回答下列问题：
①用KMnO4固体配制标准KMnO4溶液时， 需要的玻璃仪器是_______________（填仪器名称）
②KMnO4溶液应装入 _________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中，滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察__________（填字母）
A.滴定管内液面的变化
B.锥形瓶内溶液颜色的变化
滴定达到终点时，溶液由__________色变成__________色。
③在酸性条件下用KMnO4标准溶液滴定H2O2的反应的离子方程式 _________
④若装入KMnO4标准溶液的滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入KMnO4标准溶液进行滴定，则测得样品中H2O2的含量__________（填“偏高”“偏低”或“无影响”）
参考文献：
梁慧姝，郑长龙.化学实验论[M].南宁：广西教育出版社，1996.
北京师范大学.无机化学上册·第4源于：毕业小结www.618jyw.com
版[M].北京：高等教育出版社，2003.
[3]刘知新，王祖浩.化学教学系统论[M].南宁：广西教育出版社，1996.
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