氢氧化合物

多数是无色透明液体

氢氧化合物的种类有：水，过氧化氢，超氧化氢，过三氧化氢，臭氧酸。最常见的化合物是水（H2O）。

水

水包括天然水（河流、湖泊、大气水、海水、地下水等），人工制水（通过化学反应使氢氧原子结合得到水）。水（化学式：H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。

2.水在1个大气压（atm，1atmosphere）时（101.325kPa），温度在0 ℃以下为固体（固态水），0℃为水的冰点。从0℃~100℃之间为液体（通常情况下水呈现液态）。100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。纯水在0℃时密度为999.87kg/m3，在沸点时水的密度为958.38kg/m3，密度减小4%。在4℃是密度最大，为1 000kg/m3。水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)

分子式： H2O 分子量：18.02

沸点：100℃（一个标准大气压下）

化学性质

1.稳定性：在2 000℃以上才开始分解。

水的电离：纯水中存在下列电离平衡：H2O==可逆==H++OH- 或H2O+H2O==可逆==H3O++OH-

3O+水合氢离子，为了简便，常常简写成H+，纯水中氢离子物质的量浓度为10^-7mol/L。

2.水的氧化性：水跟较活泼金属或碳反应时，表现氧化性，氢被还原成氢气2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑

3Fe+4H2O（水蒸气）=Fe3O4+4H2↑

C+H2O=CO↑+H2↑（高温）

3.水的还原性：

最活泼的非金属氟可将水中负二价氧，氧化成氧气，水表现还原性 2F2+2H2O=4HF+O2↑

4.水的电解：

水在电流作用下，分解生成氢气和氧气，工业上用此法制纯氢和纯氧 2H2O=2H2↑+O2↑

5.水化反应：

水可跟活泼金属的碱性氧化物、大多数酸性氧化物以及某些不饱和烃发生水化反应。

Na2O+H2O=2NaOH

CaO+H2O=Ca(OH)2

SO3+H2O=H2SO4

P2O5+3H2O=2H3PO4

CH2=CH2+H2O←→C2H5OH

6.水解反应

氮化物水解：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑

碳化钙水解： CaC2（电石）+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑

卤代烃水解： C2H5Br+H2O←→C2H5OH+HBr

醇钠水解：C2H5ONa+H2O→C2H5OH+NaOH

酯类水解：CH3COOC2H5+H2O←→CH3COOH+C2H5OH

多糖水解：(C6H10O5)n+nH2O←→nC6H12O6

7.水分子的直径

数量级为10的负十次方，一般认为水的直径为2~3个此单位.。

水的性质

水在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸气。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。

在20℃时，水的热导率为0.006J/(s·cm·K)，冰的热导率为0.023 J/(s·cm·K)，在雪的密度为0.1×103kg/m3时，雪的热导率为0.00029J/(s·cm·K)。水的密度在3.98℃时最大，为1×103kg/m3，温度高于3.98℃时，水的密度随温度升高而减小，在4℃时，水的密度最大，在0～3.98℃时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0℃时，密度为0.99987×103kg/m3，冰在0℃时，密度为0.9167×103kg/m3。因此冰可以浮在水面上。

过氧化氢

分子

分子式：H2O2

分子结构：O原子以sp3杂化轨道成键、分子为共价极性分子。

相对分子质量： 34.01

H.O两种元素的质量比：(1×2):(16×2)=2:32=1:16

外观与性状：水溶液为无色透明液体，有微弱的特殊气味。纯过氧化氢是淡蓝色的油状液体。

理化特性

主要成分：工业级分为27.5%、35%两种。熔点(℃)： -0.89℃(无水)

沸点(℃)： 152.1℃(无水)

折射率：1.4067（25℃）

相对密度(水=1)： 1.46(无水)

饱和蒸气压(kPa)： 0.13(15.3℃)

溶解性：能与水、乙醇或乙醚以任何比例混合。不溶于苯、石油醚。

结构：H-O-O-H 没有手性，由于-O-O-中O不是最低氧化态，故不稳定，容易断开。

溶液中含有氢离子，而过氧根在氢离子的作用下会生成氢氧根离子，其中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度。

毒性LD50（mg/kg）：大鼠皮下700。

燃爆危险：本品助燃，具强刺激性。

分解产生氧气

1.取5ml5%的过氧化氢溶液于试管中，将带火星的木条伸入试管中，木条没有复燃。

2.取5ml5%的过氧化氢溶液于试管中，加热，再将带火星的木条伸入试管中，木条复燃。

3.取5ml5%的过氧化氢溶液于试管中，加入少量二氧化锰，再将带火星的木条伸入试管中，木条复燃。二氧化锰做催化剂，和过氧化氢反应生成氧气和水。

（一）、过氧化氢 1、过氧化氢的分子结构过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子，其结构式为H—O—O—H，电子式为： 2、过氧化氢的物理性质过氧化氢是一种无色黏稠的液体，它的水溶液俗称双氧水。 3、过氧化氢的化学性质：

（1）H2O2是二元弱酸，具有酸性

（2）氧化性

H2O2+2KI+2HCl=2KCl+I2+2H2O

2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

H2O2+H2S=S↓+2H2O H2O2+SO2=H2SO4

注：在酸性条件下H2O2的还原产物为H2O，在中性或碱性条件其还原产物为氢氧化物。

（3）还原性

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O

H2O2+Cl2=2HCl+O2 注：H2O2的氧化产物为O2

（4）不稳定性 4、 H2O2的保存方法实验室里常把H2O2装在棕色瓶内避光并放在阴凉处。5、H2O2的用途作消毒、杀菌剂，作漂白剂、脱氯剂，纯H2O2还可作火箭燃烧的氧化剂等。

电解反应

电解双氧水会生成臭氧和水，同时水又生成氢气和氧气。

分步反应化学方程式：

一、3H2O2=（通电）=3H2O+O3↑

二、2H2O=（通电）=2H2↑+O2↑

总反应化学方程式为：

6H2O2=（通电）=6H2↑+2O3↑+3O2↑

首次生成的臭氧颜色为橙黄。

主要用途

在不同的情况下可有氧化作用或还原作用。可用氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂，并供火箭燃料、有机或无机过氧化物、泡沫塑料和其他多孔物质等。

医用双氧水(3%左右或更低)是很好的消毒剂。

工业用是10%左右用于漂白,作强氧化剂,脱氯剂,燃料等。

实验用做制O2原料。

详细见过氧化氢

超氧化氢

化学式：HO2

由臭氧和水反应而得。

H2O + O3 ==== 2HO2

近来意大利科学家发现O4后，又有一新的制取方法：

H2 + O4 ==== 2HO2（条件只需微热）

反应在冷凝管中进行，可稳定保存在棕色细口瓶中。

蓝色液体，氧化性很强，又拟卤素氢化物的性质：

HO2 + AgNO3 ==== AgO2↓（微溶） + HNO3

8HO2 + 2MnO2 ==== 2HMnO4 + 3H2↑ +6O2↑

电解：2HO2 ==== H2↑ + O4↑

将活泼金属投入其中会燃烧起来，同时在表面分解产生的氢气也会燃烧，有时甚至会发生爆炸。因此超氧化氢又被称为“火氢水”。

据说0.5%～2%的火氢水杀毒效果不亚于双氧水，因此火氢水可能成为一种新的消毒剂使用。

另外，反应8HO2 + 2MnO2 ==== 2HMnO4 + 3H2↑ +6O2↑ 可用于制氧气（利用向上排空气法可除去氢气）。

一般以双分子形式存在，十分不稳定，加热会爆炸。

一种弱酸，也是一种自由基，具有极高的活性。超氧化物(超氧化钾/铷/铯/钙/锶/钡)于冷水或稀酸反应可生成,常温存在时间极短，很快分解成水和氧气。4HO2=2H2O+3O2↑。因而是很强的氧化剂.

超氧酸分子中含有未成对电子，因此具有顺磁性，中心氧原子为sp3杂化，不能形成π键，是和左右的原子分别形成两个σ键。

过三氧化氢

过三氧化氢也称为“三氧化氢”或“三氧化二氢”，其化学式为“H2O3”或“HOOOH”，是氢元素的氧化物。H2O3在常温下为无色至微紫色液体，易挥发，有鱼腥味。是一种不稳定的化合物，在水溶液中会分解为水和单线态氧：

上述反应的逆反应（向水分子中插入单线态氧原子）一般情况下由于单线态氧原子不足而速率小于正反应速率。

理论研究表明，过三氧化氢有顺式和反式共两种异构体，其中反式异构体比顺式异构体更稳定。二阶全活化空间微扰理论（complete active space perturbation theory of second order，CASPT2）预测结果显示，在单激发态中，顺式过三氧化氢寿命最长的激发态为21A，跃迁能为167.43nm，寿命为1.44×10s；而反式过三氧化氢寿命最长的激发态为21A，其跃迁能为165.52nm，寿命为2.07×10s。

在生命系统中，臭氧是由单线态氧形成的，推测其原理是：臭氧是单线态氧与水产生的H2O3的抗体催化产物。

制备

过三氧化氢可由O3和H2O2的反应或水的电解少量制备。用以上两种反应制得的过H2O3的量虽然较少，但已可检测出其存在。

若需获得大量H2O3，则要利用有机还原剂（例如氢化偶氮苯）在有机溶剂中低温还原O3，H2O3也能在有机过三氧化氢分解时产生（ROOOH）。

过臭氧过程

O3与H2O2反应（过臭氧化）的过程也被称为“过臭氧过程”（Peroxone process）。而O3与H2O2的混合物曾被用作含有各种有机化合物的地下水的处理剂。上述反应也能产生H2O5及一些环状化合物。

结构

光谱学分析已指出H2O3分子具有曲折的结构（H-O-O-O-H），具有C2对称性，其中，H2O3中O-O键的键长约为142.8pm，略短于H2O3中的146.4pm。O-H键的键长为96.6pm，H-O-O键角为101.9°，O-O-O键角为106.8°，H-O-O-O二面角为81.2°。

H2O3还可能以多种二聚体及三聚体的形式存在。

酸性

H2O3是一种弱电解质，其酸性比H2O2略强，在溶液中可电离产生H+和OOOH-。

反应