Формула пероксида водорода

Определение и формула пероксида водорода

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В обычных условиях пероксид водорода представляет собой сиропообразную 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 пероксида водорода

Химическая формула пероксида водорода – H₂O₂. Она показывает, что в составе молекулы этого сложного вещества находится два атомов 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 пероксида водорода

Более наглядной является структурная (графическая) формула пероксида водорода. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Молекула пероксида водорода имеет угловое строение (рис. 1). Энергия связи О-О (210 кДж/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^-29Кл×м). Между молекулами пероксида водорода возникает прочная водородная связь, приводящая к их ассоциации.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

В оксиде хлора массой 3,66 г содержится 1,42 г хлора. Определите формулу оксида хлора.

Решение

Для того, чтобы узнать, в каких отношениях находятся химические элементы в составе молекулы необходимо найти их количество вещества. Известно, что для нахождения количества вещества следует использовать формулу:

n = m / M.

Найдем молярные массы хлора и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(Cl)= 35,5 г/моль, а М(O) = 16 г/моль.

Определим массу кислорода в составе оксида хлора:

m(O) = m (Cl_xO_y) – m(Cl);

m(O) = 3,66 – 1,42 = 2,24 г.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

n (Cl) = m (Cl) / M (Cl);

n (Cl) = 1,42 / 35,5 = 0,04 моль.

n (O) = m (O) / M (O);

n (O) = 2,24 / 16 = 0,14 моль.

Найдем мольное отношение:

n(Cl) :n(O)= 0,04 : 0,14 = 1 : 3,5 = 2 : 7,

т.е. формула оксида хлора имеет вид Cl₂O₇.

Ответ

Cl₂O₇

ПРИМЕР 2

Задание

Химический анализ образца органического вещества массой 3,16 г показал, что в его состав входят 0,92 г углерода, 0,12 г водорода, 0,8 г кальция, а остальное – кислород. Составьте формулу этого соединения.

Решение

n = m / M.

Найдем молярные массы углерода водорода, кальция и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(С)= 12 г/моль, M(H) = 1г/моль, M(Ca) = 40 г/моль, а М(O) = 16 г/моль.

Определим массу кислорода в составе вещества:

m(O) = m (C_xH_yCa_zO_w) – m(C)– m(H) – m(Ca);

m(O) = 3,16 – 0,92 – 0,12 – 0,8 = 1,32 г.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

n (C) = m (C) / M (C);

n (C) = 0,92 / 12 = 0,08 моль.

n (H) = m (H) / M (H);

n (H) = 0,12 / 1 = 0,12 моль.

n (Ca) = m (Ca) / M (Ca);

n (Ca) = 0,8 / 40 = 0,02 моль.

n (O) = m (O) / M (O);

n (O) = 1,32 / 16 = 0,0825 моль.

Найдем мольное отношение:

n(C) :n(H) : n(Ca) :n(O)=0,08 : 0,12 : 0,02 : 0,0825 = 4 : 6 : 1 : 4,

т.е. формула соединения углерода, водорода, кальция и кислорода имеет вид C₄H₆CaO₄или (CH₃COO)₂Ca. Это ацетат кальция.