Nadtlenki i ponadtlenki: zadania z rozwiązaniami

Tlenek, nadtlenek, ponadtlenek: różnią się tylko anionem tlenowym, ale robią z tego wielką różnicę. W nadtlenku jest anion O22− (tlen na −I), a w ponadtlenku O2− (tlen na −½). To ulubione miny egzaminatorów, bo trzeba uważać na regułę krzyżową i na redoksy, w których nadtlenek wodoru raz utlenia, a raz się utlenia sam. Cztery zadania: reakcje z wodą, procenty, redoks i ustalenie wzoru. Otóż to.

Co trzeba czuć

H2O2 ma tlen na −I, czyli w połowie drogi między −II (woda) a 0 (tlen cząsteczkowy). Dlatego może iść w obie strony: wobec silnego utleniacza utlenia się do O2, a wobec reduktora redukuje się do wody. Przy nadtlenkach i ponadtlenkach litowców z wodą lub CO2 pilnuj tylko bilansu tlenu, bo to on lubi się rozjeżdżać.

Zadanie 1trzy reakcje z wodą

Zapisz równania reakcji z wodą dla: tlenku sodu, nadtlenku sodu i ponadtlenku sodu.

Pokaż rozwiązanie

Tlenek (Na2O, tlen −II) daje po prostu wodorotlenek:

Na2O + H2O ⟶ 2NaOH

Nadtlenek (Na2O2, tlen −I) uwalnia dodatkowo nadtlenek wodoru:

Na2O2 + 2H2O ⟶ 2NaOH + H2O2

Ponadtlenek (NaO2, tlen −½) ulega dysproporcjonacji, dając obok H2O2 także tlen:

2NaO2 + 2H2O ⟶ 2NaOH + H2O2 + O2
Trzy różne produkty tlenowe: brak, H2O2, oraz H2O2 + O2
Zadanie 2rozpoznaj związek z procentu

Potas tworzy szereg związków z tlenem. Podano zawartość procentową (% masowy) potasu: 83%, 70,9%, 54,9% i 44,8%. Przyporządkuj tym wartościom wzory K2O, K2O2, KO2 i KO3.

Pokaż rozwiązanie

Liczymy udział masowy potasu w każdym wzorze (K 39, O 16):

K2O: 78 / (78 + 16) = 78 / 94 = 83,0%
K2O2: 78 / (78 + 32) = 78 / 110 = 70,9%
KO2: 39 / (39 + 32) = 39 / 71 = 54,9%
KO3: 39 / (39 + 48) = 39 / 87 = 44,8%

Im więcej tlenu przypada na potas, tym mniejszy jego procent, więc wartości układają się malejąco tak samo jak wzory.

83% ⟶ K2O, 70,9% ⟶ K2O2, 54,9% ⟶ KO2, 44,8% ⟶ KO3
Zadanie 3redoks: H2O2 jako reduktor

Zapisz w formie jonowej równanie reakcji dichromianu(VI) potasu z nadtlenkiem wodoru w środowisku kwasowym (H2SO4).

Pokaż rozwiązanie

Dichromian jest utleniaczem: chrom +VI ⟶ +III (na 2 atomy Cr to 2·3 = 6 e przyjętych). Nadtlenek wodoru jest tu reduktorem: tlen −I ⟶ 0, więc jedna cząsteczka H2O2 oddaje 2 e. Żeby zebrać 6 e, potrzeba 3 cząsteczek H2O2:

Cr2O72− + 3H2O2 + 8H+ ⟶ 2Cr3+ + 3O2 + 7H2O

Sprawdzenie ładunku: po lewej −2 + 8 = +6, po prawej 2·(+3) = +6. Tlen: po lewej 7 + 6 = 13, po prawej 6 + 7 = 13. Wodór: po lewej 6 + 8 = 14, po prawej 14. Gra.

Cr2O72− + 3H2O2 + 8H+ ⟶ 2Cr3+ + 3O2 + 7H2O
Zadanie 4ustal n we wzorze

„Nadtlenek mocznika” (wybielacz do zębów) ma wzór CO(NH2)2·nH2O2 i zawiera 6,38% masowych wodoru. Oblicz przybliżoną wartość n.

Pokaż rozwiązanie

Masa molowa mocznika CO(NH2)2 = 12 + 16 + 2·(14 + 2) = 60 g/mol, a H2O2 = 34 g/mol. Zatem cały związek waży (60 + 34n) g/mol. Wodoru jest: 4 atomy z mocznika + 2n atomów z nadtlenku, czyli masa wodoru = (4 + 2n) g/mol.

(4 + 2n) / (60 + 34n) = 0,0638

Mnożymy: 4 + 2n = 0,0638·(60 + 34n) = 3,828 + 2,169n. Przenosimy: 4 − 3,828 = 2,169n − 2n, czyli 0,172 = 0,169n.

n = 0,172 / 0,169 ≈ 1,0
n ≈ 1, czyli wzór to CO(NH2)2·H2O2

Tlen w trzech odsłonach

Tlenek, nadtlenek, ponadtlenek: już nie mylisz anionów ani reguły krzyżowej.

H2O2 jako utleniacz i reduktor, ozonki, obliczenia z procentu, wszystko po kolei: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o nadtlenkach i ponadtlenkach. W kursie jest tego znacznie więcej: struktura anionów tlenowych, nadtlenek wodoru w redoksach, reakcja Fentona i pełen zestaw zadań maturalnych z chemii pierwiastków.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.