Формула перекиси водорода

Определение и формула перекиси водорода

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В обычных условиях перекись водорода – сиропообразная жидкость (плотность – 1,44 г/см³), с довольно высокой температурой кипения (150,2^oC).

Температура плавления равна 0,41^oC. Она имеет бледно-голубую окраску. Пероксид водорода – хороший ионизирующий растворитель. С водой смешивается в любых соотношениях благодаря возникновению новых водородных связей. Из растворов выделяется в виде неустойчивого кристаллогидрата H₂O₂×2H₂O.

Химическая формула перекиси водорода

Химическая формула перекиси водорода – H₂O₂. Она показывает, что в составе молекулы этого сложного вещества находится два атома водорода (Ar = 1 а.е.м.) и два атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу перекиси водорода:

Mr(H₂O₂) = 2×Ar(H) + 2×Ar(O) = 2×1 + 2×16 = 2 + 32 = 34

Структурная (графическая) формула перекиси водорода

Более наглядной является структурная (графическая) формула перекиси водорода. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Молекула пероксида водорода имеет угловое строение (рис. 1). Энергия связи О-О (210кДж/моль) значительно меньше энергии связи О-Н (468 кДж/моль).

Рис. 1. Строение молекулы пероксида водорода с указанием валентных углов между связями и длин химических связей.

Вследствие несимметричного распределения связей Н-О молекула пероксида водорода сильно полярна (дипольным момент равен 0,7×10^-29 Кл×м). Между молекулами пероксида водорода возникает прочная водородная связь, приводящая к их ассоциации.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При сжигании фосфора массой 1 г в атмосфере кислорода образовался его оксид массой 2,29 г. Найдите формулу оксида.

Решение

Определим массу кислорода в составе оксида:

m(O) = m_oxide – m(P);

m(O) = 2,29 – 1 = 1,29 г

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (фосфор) и «у» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел):

x:y = m(P)/Ar(P) : m(O)/Ar(O);

x:y= 1/31 : 1,29/16;

x:y= 0,032 : 0,08 = 1 : 2,5 = 2 : 5

Значит формула соединения фосфора и кислорода будет иметь вид P₂O₅. Это оксид фосфора (V).

Ответ

P₂O₅

ПРИМЕР 2

Задание

Определите молекулярную формулу одного из оксидов хлора, плотность которого по воздуху равна 3, а содержание кислорода в оксиде 18,4%.

Решение

Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%

Вычислим массовую долю хлора в оксиде:

ω (Cl) = 100% — ω(O) = 100% — 18,4% = 81,6%

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (хлор) и «у» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел):

x:y = ω(Cl)/Ar(Cl) : ω(O)/Ar(O);

x:y= 81,6/35,5 : 18,4/16;

x:y= 2,3 : 1,15 = 2 : 1

Значит формула соединения хлора и кислорода будет иметь вид Cl₂O.

Найдем молярную массу полученного соединения (указанные ранее допущения, касающиеся относительных атомных масс, остаются теми же). Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(Cl₂O) = 2×Ar(Cl) + Ar(O) = 2×35,5 + 16 = 71 + 16 = 87 г/моль

Молярную массу оксида хлора также можно определить при помощи его плотности по воздуху:

M (Cl_xO_y) = M_air × D_air;

M (Cl_xO_y) = 29 × 3 = 87 г/моль

Чтобы найти истинную формулу оксида хлора найдем отношение полученных молярных масс:

M (Cl_xO_y) / M(Cl₂O) = 87 / 87 = 1

Значит формула соединения хлора и кислорода будет иметь вид Cl₂O. Это оксид хлора (I).