4.7. Реакции с участием пероксидов

В пероксидах (H₂O₂, Na₂O₂, CaO₂ и др.) кислород находится в промежуточной степени окисления (–1), поэтому пероксиды проявляют окислительно-восстановительную двойственность.

Например, пероксид водорода является окислителем в реакции:

P₄ + 10H₂O₂ = 4H₃PO₄ + 4H₂O

и восстановителем в реакции:

5H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5O₂ + 8H₂O

При использовании метода электронного баланса схемы процессов, отражающие роль пероксида водорода, такие:

2О^–1 – 2е = О₂ – процесс окисления

2О^–1 + 2е = 2О^–2 – процесс восстановления

При использовании метода полуреакций в тех случаях, когда пероксид водорода H₂O₂ является окислителем, его полуреакции имеют вид:

H₂O₂ + 2H⁺ + 2e = 2H₂O – кислая среда

H₂O₂ + 2e = 2OH^– – нейтральная и щелочная среда,

а в тех случаях, когда восстановителем:

H₂O₂ – 2e = O₂ + 2H⁺ – кислая среда

H₂O₂ + 2OH^– – 2e = O₂ + 2H₂O – нейтральная и щелочная среда

Пример 4.11. Уравняйте методами электронного баланса и полуреакций окислительно-восстановительные реакции c участием пероксидов:

1) I₂ + H₂O₂ → HIO₃ + H₂O

2) H₂O₂ + PbO₂ + H₂SO₄ → O₂ + PbSO₄ + H₂O

Решение. В первой реакции пероксид водорода – окислитель, а йод – восстановитель. Применяя метод электронного баланса, получаем:

I₂ – 10е = 2I⁺⁵ 1

2О^-1 + 2е = 2О^-2 5

I₂ + 5H₂O₂ = 2HIO₃ + 4H₂O

При уравнивании методом полуреакций получаем такую последовательность схем и реакций:

H₂O₂ + 2H⁺ +2е = 2H₂O 5

I₂ + 6H₂O – 10е = 2IO₃^– + 12H⁺ 1

5H₂O₂ + 10H⁺ + I₂ + 6H₂O = 10H₂O + 2IO₃^– = 12H⁺

5H₂O₂ + I₂ = 4H₂O + 2IO₃^– + 2H⁺

I₂ + 5H₂O₂ = 2HIO₃ + 4H₂O

Во второй реакции пероксид водорода – восстановитель, а окислителем является оксид свинца (IV). Вначале проводим уравнивание методом электронного баланса:

2О^–1 – 2е = О₂ 1

Pb⁺⁴ + 2е = Pb⁺² 1

H₂O₂ + PbO₂ + H₂SO₄ = O₂ + PbSO₄ + 2H₂O

Проводим уравнивание методом полуреакций:

H₂O₂ – 2е = O₂ + 2H⁺ 1

PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2– + 2е = PbSO₄ + 2H₂O 1

H₂O₂ + PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2-– = O₂ + 2H⁺ + PbSO₄ + 2H₂O

H₂O₂ + PbO₂ + 2H⁺ + SO₄^2– = O₂ + PbSO₄ + 2H₂O

H₂O₂ + PbO₂ + H₂SO₄ = O₂ + PbSO₄ + 2H₂O

4.8. Эквиваленты окислителей и восстановителей

Эквивалентом окислителя (восстановителя) называется частица этого вещества, которая присоединяет (отдает) один электрон в данной окислительно-восстановительной реакции. Относительная масса этой частицы называется эквивалентной массой, а масса одного моля этих частиц – молярной массой эквивалента окислителя (восстановителя).

Эквивалентная масса окислителя (восстановителя) рассчитывается делением его молекулярной массы на число принимаемых (отдаваемых) электронов.

Пример 4.12. Определите эквивалентную массу широко известного окислителя – перманганата калия при его максимальном восстановлении.

Решение. В перманганате калия KMnO₄ марганец имеет степень окисления +7. Он восстанавливается в кислой среде до степени окисления +2. Число принимаемых электронов при этом – пять. Поэтому эквивалентная масса вычисляется делением молекулярной массы перманганата калия (158) на число 5. Она равна 31,6

Пример 4.13. Определите эквивалентную массу серной кислоты в реакциях:

1) Zn + H₂SO₄(разб) = ZnSO₄ + H₂

2) 2HBr + H₂SO₄(конц) = Br₂ + SO₂ + 2H₂O

3) 8HI + H₂SO₄(конц. = 4I₂ + H₂S + 4H₂O

Решение. В первой реакции серная кислота окисляет цинк, принимая 2 электрона (2H⁺ + 2е = H₂), поэтому ее эквивалентная масса равна 49. Во второй реакции ерная кислота окисляет бромоводород, принимая так же 2 электрона (SO₄^2- + 4H⁺ + 2е = SO₂ + 2H₂O), поэтому ее эквивалентная масса тоже равна 49. В третьей реакции серная кислота, окисляя молекулярный йод, восстанавливается максимально (SO₄^2- + 10H⁺ + 8е = H₂S + 4H₂O), поэтому ее эквивалентная масса вычисляется делением молекулярной массы (98) на число 8; она равна 12,25.