H2O2 + MnO2 → H2O + O2 + MnO | MnO2 ra MnO

Phản ứng: H₂O₂ + MnO₂ → H₂O + O₂ + MnO

1. Phương trình phản ứng hóa học giữa H2O2 + MnO2

H₂O₂ + MnO₂ → H₂O + O₂ + MnO

2. Điều kiện xảy ra phản ứng

Không có

3. Cách thức thực hiện phản ứng

Cho MnO₂ vào ống nghiệm đựng nước oxi già

4. Hiện tượng nhận biết sau khi phản ứng

Có bọt khí trào lên và có chất rắn màu đen

5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

5.1 Bản chất của H₂O₂

5.2 Bản chất của MnO₂

6. Tính chất hóa học của H2O2

6.1 Tính phân hủy

Hydro peroxide bị phân hủy tạo thành nước và oxy, phản ứng có tỏa nhiệt theo phương trình:

2 H₂O₂→ 2 H₂O+ O₂ + Nhiệt lượng

Quá trình phân hủy chịu tác động của nhiệt độ, nồng độ của peroxide, độ pH và sự có mặt của các chất ổn định hoặc tạp chất. Phản ứng cần chất xúc tác như mangan dioxit, kali pemanganganat, bạc hoặc enzym catalase. Quá trình phân hủy diễn ra nhanh hơn trong chất xúc tác là kiềm và chất ổn định khi đó là axit.

Khi có mặt một chất xúc tác như Fe²⁺ hoặc Ti³⁺, quá trình phân hủy sẽ tạo ra hỗn hợp H₂O₂ và Fe²⁺ hoặc Ti³⁺ được biết đến như thuốc thử Fenton.

6.2 Phản ứng oxy hóa-khử

Hydro peroxide trong nước có thể bị oxy hóa- khử nhiều loại ion vô cơ tao thành khí oxy. Fe²⁺ trong dung dịch axit bị oxy hóa lên Fe³⁺

2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺ + 2H₂O₂

Trong môi trường kiềm, Mn²⁺ bị oxy hóa thành Mn⁴⁺ ( MnO₂), Fe³⁺ bị khử thành Fe²⁺

2Fe³⁺ + H₂O₂ + 2OH^- → 2Fe²⁺ + 2H₂O + O₂

Hydro peroxide được sử dụng làm chất khử trong hóa hữu cơ

Ph-S-CH₃ + H₂O₂ → Ph-S(O)-CH₃ + H₂O (xúc tác TiCl₃)

Hydro peroxide được dùng để epoxit hóa các alken như axit acrylic hay oxy hóa các alkylboran thành rượu.

6.3 Tạo thành các hợp chất peroxide

Hydro peroxide là một axit yếu(pH = 4.5). Nó có thể tạo ra các hydroperoxit, peroxit hay các dẫn xuất của nhiều kim loại hoặc tạo ra các peroxoanion theo phản ứng anion.

Na₂B₄O₇ + 4H₂O₂ + 2NaOH → 2Na₂B₂O₇(OH)₄ + H₂O

Hydro peroxide oxy hóa các axit cacboxylic RCOOH thành các axit peroxy RCOOH.

Tác dụng với axeton tạo thành axeton peroxit.

Tác dụng với ozon tạo thành hydro trioxit.

Tác dụng với ure tạo ra cacbamua peroxit để làm trắng răng.

6.4 Tính bazơ

Hydro peroxide là một bazo yếu, thậm chí yếu hơn cả nước, nhưng khi tác dụng với các axit rất mạnh có thể tạo thành một số sản phẩm.

7. Tính chất hóa học của MnO₂

Ở điều kiện thường, MnO₂ là oxit bền nhất trong những oxit của mangan và tương đối trơ. Khi đun nóng, MnO₂ tan được trong axit và kiềm như những oxit lưỡng tính. Chúng tác dụng với dung dịch axit đặc không tạo muối kém bền mà có vai trò như là chất oxi hóa.

MnO₂ tan trong dung dịch kiềm đặc tạo ra dung dịch màu xanh làm chứa những ion Mn +5 và Mn +3. Còn ion Mn +4 không sống sót được.

• 2MnO₂ + 6KOH → K₃MnO₄ + K₃ [Mn (OH)₆].

Khi nấu chảy với kiềm hay oxit bazơ mạnh tạo ra muối manganit.

• MnO2 + 2NaOH → Na2MnO3 + H2OMnO2 + CaO → CaMnO3.

Ở nhiệt độ cao, MnO2 hoàn toàn có thể bị khử bởi H2, CO và C thành sắt kẽm kim loại.

Huyền phù của MnO2 trong nước ở 0°C tác dụng với khí SO2 tạo ra Mangan (II) đithionat (MnS2O6).

Đun nóng huyền phù này với khí SO2 thì tạo muối mangan (II) sunfat:

• MnO2 + SO2 → MnSO4.

Khi nấu chảy với kiềm và có mặt của xúc tác KNO3, KClO3 hay O2 tạo ra Mangan Đioxit bị oxi hóa thành Manganate.

8. Ứng dụng của MnO2

- MnO2 được sử dụng trong điện tử công nghệ, in nhuộm, nhiếp ảnh.

- Mangan dioxide cũng được sử dụng làm chất oxy hóa, chất xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học như: Điều chế rượu allylic, phân hủy KClO3, H2O2; phản ứng oxi hóa NH3 đến NO.

9. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Khi cho MnO2vào dung dịch H2O2thì H2O2bị phân hủy nhanh hơn khi đó yếu tố nào đã làm tăng tốc độ phản ứng phân hủy H2O2

A. áp suất

B. nhiệt độ

C. nồng độ

D. chất xúc tác

Đáp án hướng dẫn giải chi tiết

MnO₂ là xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng phân huỷ.

2H₂O2 2H₂O + O₂

Trong phản ứng này chất MnO₂ không tham gia vào phản ứng mà là chất xúc tác để phản ứng xảy ra nhanh hơn

Đáp án D

Câu 2. Cho 12 gam, kẽm hạt vào cốc đựng dung dịch H₂SO₄ 4M ở nhiệt độ thường. Biến đổi nào sau đây không làm thay đổi tốc độ phản ứng?

A. tăng thể tích dung dịch H₂SO₄4M lên 2 lần.

B. thay dung dịch H₂SO₄ 4M bằng dung dịch H₂SO₄3M.

C. tăng nhiệt độ lên đến 50^OC.

D. thay 12 gam kẽm hạt bằng 12 gam kẽm bột.

Đáp án A

Câu 3. Cho phản ứng hóa học: 2H₂O₂ 2H₂O + O₂.
Yếu tố nào không ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng?

A. Nồng độ H₂O₂

B. Chất xúc tác MnO₂

C. Nhiệt độ

D. Nồng độ của H₂O

Đáp án D

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng trên :

Nồng độ H₂O₂: nếu tăng nồng độ H₂O₂ thì tốc độ phản ứng tăng.

Thêm chất xúc tác: làm tăng tốc độ của phản ứng.

Nhiệt độ: nếu tăng nhiệt độ thì tốc độ phản ứng tăng.