过氧化物M2O2中含有过氧离子O22-或[—O—O—]2-。其分子轨道式如下:
[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)4]
成键和反键π轨道大致抵销,由填充σ2px轨道的电子形成一个σ键,键级为1。
碱金属最常见的过氧化物是过氧化钠,实际用途也较大。将钠加热至熔化,通入一定量的除去CO2的干燥空气,维持温度在453~473K之间,钠即被氧化为Na2O;进而增加空气流量并迅速提高温度至573~673K,即可制得Na2O2(淡黄色粉末):
4Na+O2=(453~473K)2Na2O
2Na2O+O2=(573~673K)2Na2O2
Na2O2与水或稀酸反应而产生H2O2,H2O2立即分解放出氧气:
Na2O2+2H2O=H2O2+2NaOH
Na2O2+H2SO4=H2O2+Na2SO4
2H2O2=2H2O+O2↑
所以Na2O2可用作氧化剂、漂白剂和氧气发生剂。Na2O2与CO2反应,也能放出氧气:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
利用这一性质,Na2O2在防毒面具、高空飞行和潜艇中用作CO2的吸收剂和供氧剂。
过氧化钠在碱性介质中是一种强氧化剂,例如在碱性溶液中,它可以把As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)的化合物,把Cr(Ⅲ)氧化成Cr(Ⅵ)的化合物等。在分析化学中,常用它来氧化分解(碱熔)某些矿物。例如,它能将硫、锰、铬、钒、锡等成分氧化成可溶的含氧酸盐,而自试样中分离出来,因此常用作分解矿石的熔剂。例如
Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2O
MnO2+Na2O2=Na2MnO4
由于Na2O2有强碱性,熔融时不能采用瓷制器皿或石英器皿,宜用铁、镍器皿。由于它有强氧化性,熔融时遇到棉花、炭粉或铝粉会发生爆炸,使用时应十分小心。
碱土金属的过氧化物以BaO2较为重要。在773~793K时,将氧气通过氧化钡即可制得:
2BaO+O2=(773~793K)2BaO2
BaO2与稀酸反应生成H2O2,这是H2O2的实验室制法:
BaO2+H2SO4=BaSO4↓+H2O2
过氧化钡还可作供氧剂、引火剂等。
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