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別の質問掲示板でも質問させていただいたのですが、回答がないのでこちらでも質問させていただきます。
過酸化水素は何故 H₂O₂→H₂+O₂ではなく、2H₂O₂ →2H₂O+O₂と分解するのですか?

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A 回答 (8件)

H2になるためにはHの酸化数が+1から0になる必要があります。


H2Oになるのであれば+1のままです。
つまり、H2O2がH2OとO2になるのであれば1個のOが酸化され、もう片方のOが還元されることになり、全体としてOの酸化数もHの酸化数も変化しません。
しかし、H2とO2になるのであれば、酸素は2個とも酸化され、Hは2個とも還元されることになります。つまり、一つの物質の中で酸化と還元の両方が起こることになるのでエネルギー的な困難さが大きいからではないですか。知らんけど。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます!!

お礼日時:2022/05/15 15:42

「k/ J」ってなに?



過酸化水素は各種の原材料で使われるんだけど, Wikipedia によれば工業スケールで作るのはやっぱりちょっと手間がかかるみたいだねぇ. 水だったらいろんな方法があるのに.

エネルギーについていうと, 1 mol の H2 (と 0.5 mol の O2) から液体の水を作るときに出てくるエネルギーが 286 kJ ていど. 同じ 1 mol の H2 (と 1 mol の O2) から H2O2 を作ると出てくるエネルギーが 146 kJ だから, 等量の H2 (と十分な O2) に対して水の半分くらいしかエネルギーが出てこないってことになる. つまり, エネルギーという点では
2H2O + O2 < 2H2O2 < 2H2 + 2O2
(左の方が低エネルギー = 安定) ということだね.
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まず現実的に H2O2 → H2 + O2 という反応は (常温では) 起きない. これが大前提.



その「大前提」を「説明」するためにぐだぐだするわけだ. 例えば
H2O2 では OH 結合に比べて OO 結合が弱いので, そこがプチッと切れる
とかね.

あと H2O2 の生成熱が 146 kJ/mol だから, そもそもそれだけのエネルギーを投入しないと「H2 と O2」には戻せない.
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
146 k/ Jは大きいのですか?
化学に疎くてすみません……。
また、H₂O₂は生成しにくい物質なのでしょうか?

お礼日時:2022/05/15 15:40

現実問題そんな反応は起こっていないからです。

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この回答へのお礼

ふむふむ、ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2022/05/15 15:41

平たく言えば「H2よりもH2Oの方が安定な物質だから」と言う事になるのではと思います。

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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2022/05/15 16:08

確かに 過酸化水素水は 酸素 と 水素に分解しそうですが、


実験などで行う場合は そうはなりません。
気体の水素を 発生させるには、かなり大きな装置が必要な筈です。
実験の段階では、二酸化マンガンを触媒として、水と酸素に 分解します。
あなたが書いた通り 2H₂O₂ →2H₂O+O₂ です。
尚、これは 発熱反応 ですから、触媒の扱いには 注意が必要です。
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H2 は爆発する程、良く燃えます。

ロケットの燃料にもなっているくらい。つまり、H2 はエネルギーを取り出せる程に、エネルギー準位が高いのです。O2 も、すぐ酸化反応を引き起こす、反応しやすい素材です。

H2O は非常に安定した物質です。海には大量の H2O がありますが、何とも反応しないで、地球誕生以来、何億年も H2O のままです。化学反応というのは、エネルギーを取り出されたら安定な物質に変わるのが原則なので、H2O になります。


もちろん H2O2 を持ってきて、大量にエネルギーを注入したら、H2 と O2 に分離させる事もできます。
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>何故 2H₂O+O₂と分解するのですか?


外からエネルギーを与えてないからなんじゃない知らんけど
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