[ZihanLab周报 #1]关于过氧化氢的其他奇妙用处

过氧化氢（H₂O₂）是一种常见的氧化剂，但其氧元素为-1价，处于中间价态，因此既具有氧化性，也具有还原性（在强氧化剂作用下），还能发生歧化反应。它能与多种物质发生反应，以下按反应类型分类详细说明：

一、与金属的反应

活泼金属（如碱金属、碱土金属）能与H₂O₂反应，生成对应的氢氧化物，同时H₂O₂可能分解产生O₂。

- 示例：

• 钠与H₂O₂：2Na + 2H₂O₂ = 2NaOH + O₂↑（类似钾与H₂O₂的反应，剧烈放热，可能燃烧）

• 锌与稀H₂O₂（酸性条件）：Zn + H₂O₂ + 2H⁺ = Zn²⁺ + 2H₂O（H₂O₂作氧化剂，锌被氧化）

二、与金属氧化物/氢氧化物的反应

• 氧化性金属氧化物：如MnO₂，可催化H₂O₂分解（非氧化还原，仅作催化剂）：
  2H₂O₂ =(MnO₂催化)= 2H₂O + O₂↑（实验室制氧气的原理）。

• 还原性金属离子：如Fe²⁺、Cu⁺等，在酸性条件下被H₂O₂氧化：
  - Fe²⁺被氧化：2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O（H₂O₂作氧化剂，Fe²⁺→Fe³⁺）
  - Cr³⁺在碱性条件下被氧化：2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4OH⁻ = 2CrO₄²⁻ + 8H₂O（生成黄色的CrO₄²⁻）

三、与非金属的反应

• 还原性非金属：如硫、碘等，H₂O₂作氧化剂，将其氧化。
  - 硫与浓H₂O₂：S + 3H₂O₂ = H₂SO₄ + 2H₂O（硫被氧化为+6价）
  - 碘离子（I⁻）在酸性条件下：H₂O₂ + 2I⁻ + 2H⁺ = 2H₂O + I₂（生成碘单质，可用于检验H₂O₂的氧化性）

• 强氧化性非金属单质：如Cl₂、F₂，H₂O₂作还原剂被氧化。
  - 与Cl₂反应：H₂O₂ + Cl₂ = 2HCl + O₂（Cl₂作氧化剂，H₂O₂→O₂）

四、与化合物的反应

1. 与还原剂（有机物/无机物）的反应（H₂O₂作氧化剂）

- 无机物：

• 与硫化物（如H₂S）：H₂O₂ + H₂S = 2H₂O + S↓（S²⁻被氧化为S单质）

• 与亚硫酸盐（如Na₂SO₃）：H₂O₂ + Na₂SO₃ = Na₂SO₄ + H₂O（SO₃²⁻→SO₄²⁻）

- 有机物：

• 与亚铁氰化物、醛类等反应，例如：
  乙醛被氧化为乙酸：CH₃CHO + H₂O₂ → CH₃COOH + H₂O（工业上用于氧化有机化合物）

• 漂白作用：H₂O₂可氧化有色有机物（如染料、色素），使其褪色（用于漂白纸张、织物等，比Cl₂漂白更温和，无残留）。

2. 与氧化剂的反应（H₂O₂作还原剂）

当遇到强氧化剂（如KMnO₄、K₂Cr₂O₇、ClO⁻等）时，H₂O₂被氧化为O₂。

- 示例：

• 酸性条件下与高锰酸钾（KMnO₄）：
  2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5O₂↑ + 8H₂O（常用于滴定分析）

• 与次氯酸钠（NaClO）：H₂O₂ + NaClO = NaCl + O₂↑ + H₂O

3. 歧化反应（自身氧化还原）

在特定条件（如加热、强碱环境）下，H₂O₂发生歧化：部分O被氧化为O₂，部分被还原为H₂O（或OH⁻）。

- 示例：

• 碱性条件下加热：3H₂O₂ =(加热，OH⁻)= 2H₂O + O₂↑

• 实验室中，H₂O₂在MnO₂催化下的分解也属于歧化反应（见上文“金属氧化物”部分）。

五、与酸碱的反应

H₂O₂是一种极弱的酸（酸性弱于H₂O），可与强碱反应生成过氧化物（含O₂²⁻）。

- 示例：

• 与氢氧化钡反应：H₂O₂ + Ba(OH)₂ = BaO₂ + 2H₂O（BaO₂是过氧化物，可用于制备H₂O₂）

总结

过氧化氢的反应核心是其氧化还原性和弱酸性，具体反应取决于与之作用的物质是氧化剂、还原剂还是酸碱。它在工业（漂白、氧化）、医疗（消毒）、实验室（氧化还原反应试剂）等领域应用广泛，正是基于这些多样的反应特性。