Номер 5, страница 42 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 9. Пероксид водорода и его производные. Глава 1. Неметаллы - номер 5, страница 42.

Условие.

5. В чём сходны между собой озон и пероксид водорода по химическим свойствам?

Решение.

Решение 2.

Озон ($O_3$) и пероксид водорода ($H_2O_2$) имеют значительное сходство в химических свойствах, которое обусловлено особенностями их строения и электронных конфигураций.

1. Сильные окислительные свойства

Основное сходство заключается в том, что оба вещества являются очень сильными окислителями. Эта способность вытекает из их нестабильности.

• Озон ($O_3$) представляет собой аллотропную модификацию кислорода. Его молекула неустойчива и легко распадается, образуя молекулярный кислород ($O_2$) и высокореакционный атомарный кислород ($[O]$), который и является причиной мощных окислительных свойств:

  $O_3 \rightarrow O_2 + [O]$

• Пероксид водорода ($H_2O_2$) содержит пероксидную связь ($-O-O-$), в которой кислород находится в промежуточной и нестабильной степени окисления -1. В химических реакциях кислород стремится перейти в более устойчивую степень окисления -2, выступая в роли окислителя (принимая электроны).

Сходство их окислительного действия можно увидеть на примере реакции с сульфидом свинца(II), где оба вещества окисляют его до сульфата свинца(II):

$PbS + 4O_3 \rightarrow PbSO_4 + 4O_2$

$PbS + 4H_2O_2 \rightarrow PbSO_4 + 4H_2O$

2. Нестабильность и способность к разложению

И озон, и пероксид водорода являются термодинамически нестабильными соединениями. Они способны самопроизвольно разлагаться, особенно под действием катализаторов (например, диоксида марганца для $H_2O_2$), нагревания или света.

• Реакция разложения озона: $2O_3 \rightarrow 3O_2$

• Реакция разложения пероксида водорода: $2H_2O_2 \xrightarrow{kat} 2H_2O + O_2$

В обоих случаях продуктом разложения является молекулярный кислород.

3. Двойственная окислительно-восстановительная природа

Поскольку атом кислорода в обоих веществах находится в промежуточной степени окисления (формально 0 в $O_3$ и -1 в $H_2O_2$), они могут не только окислять другие вещества (понижая свою степень окисления до -2), но и восстанавливать (повышая степень окисления до 0 в $O_2$). Эта двойственность особенно характерна для пероксида водорода, который реагирует с более сильными окислителями (например, с перманганатом калия), выступая в роли восстановителя:

$2KMnO_4 + 5H_2O_2 + 3H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 8H_2O + 5O_2$

Озон также может выступать восстановителем, но только в реакциях с очень немногими, чрезвычайно сильными окислителями (например, фтором).

4. Применение в качестве отбеливателей и дезинфектантов

Как следствие их сильных окислительных свойств, и озон, и пероксид водорода широко используются для отбеливания (бумаги, тканей) и дезинфекции (воды, поверхностей, в медицине). Они эффективно разрушают пигменты и уничтожают патогенные микроорганизмы за счет окисления их клеточных структур.

Ответ:

Сходство химических свойств озона и пероксида водорода заключается в том, что оба вещества являются:
1) сильными окислителями;
2) нестабильными соединениями, склонными к разложению с выделением кислорода;
3) веществами, проявляющими окислительно-восстановительную двойственность;
4) эффективными отбеливающими и дезинфицирующими средствами благодаря своей высокой окислительной активности.