Hydro peroxide có thể phân hủy tự nhiên thành nước và oxy. Thông thường nó phản ứng như là một chất ôxi hóa, nhưng có nhiều phản ứng trong đó nó phản ứng như là chất khử, giải phóng ra oxy như là phụ phẩm. Nó cũng rất nhanh chóng tạo ra các peroxit vô cơ và hữu cơ.

Phân hủy

Hydro peroxide thông thường phân hủy theo phản ứng tỏa nhiệt thành nước và khí oxy một cách tự nhiên:

Phản ứng này là thuận; nó có ΔH° -98,2 kJ/mol và ΔG° -119,2 kJ/mol. Tỷ lệ phân hủy phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ của peroxide, cũng như là độ pH và sự có mặt của các chất ổn định hay tạp chất. Hydro peroxide kỵ với nhiều chất gây ra sự xúc tác quá trình phân hủy nó, bao gồm phần lớn các kim loại chuyển tiếp và hợp chất của chúng. Các chất xúc tác phổ biến nhất là mangan điôxít, kali pemanganat và bạc. Phản ứng y như vậy cũng được xúc tác bằng enzym catalase, tìm thấy trong gan, mà chức năng chính của nó trong cơ thể là thải loại các sản phẩm phụ độc hại trong quá trình trao đổi chất và khử oxidative stress. Sự phân hủy diễn ra nhanh hơn trong chất kiềm, vì thế acid thường được thêm vào như là chất ổn định.

Việc đổ hydro peroxide nồng độ cao vào các chất dễ cháy có thể sinh ra sự cháy tức thì do oxy được giải phóng từ sự phân hủy hydro peroxide. Hydro peroxide nồng độ cao (viết tắt tiếng Anh: HTP high-test peroxide) cần phải lưu trữ trong các thùng chứa thông thoáng khí để ngăn ngừa việc tích lũy khí oxy nếu không sẽ dẫn tới sự phá hỏng thùng chứa. Thùng chứa phải được làm từ các vật liệu tương thích như PTFE, polyetylen hay nhôm (không sử dụng thép không gỉ tức inốc) và phải trải qua quá trình làm sạch (thụ động hóa) để loại bỏ tất cả các chất ô nhiễm trước khi đưa peroxide vào. (Lưu ý rằng polyetylen là tương thích ở nhiệt độ phòng nhưng có thể nổ cùng với peroxide khi bị cháy.)

Khi có mặt một chất xúc tác nào đó, như Fe2+ hay Ti3+, sự phân hủy có thể diễn ra theo cách khác, với các gốc tự do như HO· (hydroxyl) và HOO· được tạo ra. Tổ hợp của H2O2 và Fe2+ được biết đến như là thuốc thử Fenton.

Phản ứng ôxi hóa-khử

Trong dung dịch nước, hydro peroxide có thể ôxi hóa hay khử nhiều loại ion vô cơ. Khi nó như là một chất khử thì khí oxy được tạo ra. Trong dung dịch acid ion sắt Fe2+ bị ôxi hóa thành ion sắt Fe3+,

và sulfit (SO32−) bị ôxi hóa thành sulfat (SO42−). Tuy nhiên kali pemanganat bị khử thành mangan Mn2+ bởi tính acid của H2O2. Thú vị là dưới các điều kiện môi trườnglà kiềm thì một số trong các phản ứng này là ngược lại; Mn2+ bị ôxi hóa thành Mn4+ (trong dạng MnO2), và Fe3+ bị khử thành Fe2+.

Hydro peroxide thường xuyên được sử dụng làm chất khử trong hóa hữu cơ. Một ứng dụng là để ôxi hóa các thioête thành các sulfôxít. Ví dụ mêtyl phênyl sulfit bị ôxi hóa thành mêtyl phênyl sulfôxít trong 99% yield trong metanol trong thời gian 18 giờ (hay 20 phút với xúc tác TiCl3):

Hydro peroxide kiềm hóa được sử dụng để êpôxit hóa các alken thiếu hụt điện tử như acid acrylic, cũng như để ôxi hóa các alkylboran thành rượu, bước thứ hai của quá trình hydroborua hóa-ôxi hóa.

Tạo thành các hợp chất peroxide

Hydro peroxide là một acid yếu (pH = 4,5), và nó có thể tạo ra các muối hydroperoxit hay peroxit hay các dẫn xuất của nhiều kim loại. Ví dụ, với dung dịch acid crômic (CrO3) nó có thể tạo ra peroxide màu xanh lam không ổn định CrO(O2)2. Nó cũng có thể tạo ra các peroxoanion theo phản ứng với các anion; ví dụ phản ứng với borac tạo ra natri perborat, là một chất tẩy sử dụng trong các bột giặt:

H2O2 chuyển hóa các acid cacboxylic (RCOOH) thành các acid peroxy (RCOOOH), mà tự chúng lại được sử dụng như là các chất ôxi hóa. Hydro peroxide phản ứng với axêtôn để tạo ra axêtôn peroxit và nó tương tác với ôzôn để tạo ra hydro triôxít. Phản ứng với urê tạo ra cacbamua peroxit, được sử dụng để làm trắng răng. Cân bằng acid-bazơ với triphenylphosphin ôxít là "người vận chuyển" hữu ích của H2O2 trong một số phản ứng.

Tính bazơ

Hydro peroxide là một bazơ yếu hơn cả nước, nhưng nó có thể tạo ra một số sản phẩm với các acid rất mạnh. Siêu acid HF/SbF5 tạo ra các hợp chất không ổn định chứa ion (H3O2)+.