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过氧化氢可在水溶液中氧化或还原很多无机离子。用作还原剂时产物为氧气，用作氧化剂时产物为水。例如酸性溶液中，过氧化氢可将Fe2+氧化为Fe3+： 与过氧化氢作用，亚硫酸根（SO32−）可被氧化为硫酸根（SO42−），高锰酸钾在酸性溶液中会被还原为Mn2+。由于标准电极电势的缘故，反应在不同pH环境下进行的方向可能不同，如碱性溶液中，过氧化氢会将Mn2+氧化为MnIV，以MnO2形式生成。 过氧化氢还原次氯酸钠的反应可用于在实验室中制备氧气： 有机化学中，过氧化氢常用作氧化剂，可将硫醚氧化为亚砜。甲基苯基硫醚与其反应时，会被氧化为甲基苯基亚砜，以甲醇作溶剂或三氯化钛催化，产率为99%： 过氧化氢的碱性溶液可用于富电子烯烃（如丙烯酸）的环氧化反应，以及在硼氢化-氧
