§5. Катализаторы и катализ

Лабораторный опыт №9

Разложение пероксида водорода с помощью оксида марганца (IV)
Налейте в пробирку 3−4 мл раствора пероксида водорода. Отверстием стеклянной трубочки наберите немного порошка оксида марганца (IV), осторожно высыпьте его в пробирку. Что наблюдаете? Внесите в верхнюю часть пробирки тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Дайте характеристику проделанной реакции по всем известным вам признакам классификации химических реакций. Какой катализ вы наблюдали в ходе этого эксперимента?

Ответ:

Разложение пероксида водорода с помощью оксида марганца (IV)
Налили в пробирку 3−4 мл раствора пероксида водорода. Отверстием стеклянной трубочки набрали немного порошка оксида марганца (IV), осторожно высыпали его в пробирку.
Наблюдаем бурное выделение газа.
Внесли в верхнюю часть пробирки тлеющую лучинку.
Наблюдаем вспыхивание тлеющей лучинки.
$2H_{2}O_{2} = 2H_{2}O + O_{2}$
1) Это реакция разложения, так как из одного исходного вещества образуются новое простое и новое сложное вещества.
2) Эта реакция необратимая, так как протекает только в одном направлении.
3) Это реакция экзотермическая, то есть протекает с незначительным выделением теплоты.
4) Это окислительно−восстановительная реакция, так как свои степени окисления изменили кислород и водород.
5) Эта реакция гетерогенная.
6) Реакция протекает с участием катализатора − каталитическая.
Вид катализа − гетерогенный.

Лабораторный опыт №10

Обнаружение каталазы в пищевых продуктах
Исследуем некоторые пищевые продукты на наличие в них фермента каталазы (эксперимент лучше выполнять в группе). В шесть пробирок налейте по 3−4 мл раствора пероксида водорода и поместите в них кусочки: сырого и варёного картофеля, сыра, дрожжей, сырой и варёной печени. Почему в одних случаях наблюдалось выделение кислорода, а в других − нет? Если в пробирку с раствором пероксида водорода добавить несколько капель свежеполученного морковного или картофельного сока, то наблюдается характерное вскипание из−за выделяющегося кислорода. Какой вид катализа вы наблюдали в ходе этого эксперимента?

Ответ:

Обнаружение каталазы в пищевых продуктах
Исследуем некоторые пищевые продукты на наличие в них фермента каталазы. В шесть пробирок налили по 3−4 мл раствора пероксида водорода и поместили в них кусочки: сырого и варёного картофеля, сыра, дрожжей, сырой и варёной печени.
В одних случаях наблюдалось выделение кислорода, а в других − нет, так как с продуктами прошедшие температурную обработку разложение пероксида водорода не наблюдалось, так как под действием температуры фермент разрушается.
Если в пробирку с раствором пероксида водорода добавить несколько капель свежеполученного морковного или картофельного сока, то наблюдается характерное вскипание из−за выделяющегося кислорода.
Вид катализа − ферментативный.

Лабораторный опыт №11

Ингибирование взаимодействия кислот с металлами уротропином
Поместите в две пробирки по небольшому гвоздю (грануле цинка), налейте в них раствор серной или соляной кислоты. Добавьте в одну пробирку немного уротропина. Что наблюдаете? Объясните результаты наблюдений.

Ответ:

Ингибирование взаимодействия кислот с металлами уротропином
Поместили в две пробирки по небольшому гвоздю (грануле цинка), налили в них раствор серной или соляной кислоты. Добавили в одну пробирку немного уротропина. Так как уротропин является ингибитором, т.е. замедляет протекает химической реакции, то в пробирках с уротропином не наблюдается выделение выделение пузырьков газа.

i

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

Электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных:
1) Сайт "Studopedia".
2) Сайт "Multiurok".
3) Сайт "School−science".

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

Катализаторы
Катализаторы − это вещества, изменяющие скорость химической реакции или путь, по которому она протекает.
В химических реакциях катализаторы понижают энергию активации, соединяясь с одним из реагирующих веществ и проводя его вдоль "энергетической горы" на встречу с другим веществом с меньшими затратами энергии. Поэтому в присутствии катализатора химические реакции протекают не только быстрее, но и при более низкой температуре.

?

1. Что такое катализаторы? Какую роль они играют в химических реакциях? Почему катализаторы ускоряют течение химических реакций?

Ответ:

Катализаторы − это вещества, изменяющие скорость химической реакции или путь, по которому она протекает.
В химических реакциях катализаторы понижают энергию активации, соединяясь с одним из реагирующих веществ и проводя его вдоль "энергетической горы" на встречу с другим веществом с меньшими затратами энергии. Поэтому в присутствии катализатора химические реакции протекают не только быстрее, но и при более низкой температуре.

2. Какую роль в истории человеческой цивилизации сыграл ферментативный катализ?

Ответ:

Благодаря ферментативному расщеплению органических веществ человек научился печь хлеб, варить пиво, изготавливать вино и сыр.

3. Подготовьте сообщение о роли катализаторов в современном производстве.

Ответ:

Роль катализаторов в современном производстве
Катализаторы играют важную роль в промышленности, поскольку они ускоряют химические реакции, снижают температуру и давление, необходимые для проведения реакции, улучшают качество конечного продукта.
Кроме того, катализаторы позволяют проводить реакции при низких температурах, что позволяет сэкономить энергию и снизить затраты на оборудование.

4. Подготовьте сообщение о роли ингибиторов в современном производстве.

Ответ:

Роль ингибиторов в современном производстве
Ингибиторы помогают замедлять коррозию металла, поскольку металлические конструкции на производствах подвергаются воздействию агрессивных сред.
В пищевой промышленности ингибиторы входят в состав соков и других напитков, содержащих сахар. Это предотвращает появление бактерий и замедляет процесс брожения.

5. Подготовьте сообщение о роли антиоксидантов в медицине и пищевой промышленности.

Ответ:

Роль антиоксидантов в медицине и пищевой промышленности
Антиоксиданты − вещества, которые обладают способностью вступать во взаимодействие с различными окислителями, активными формами кислорода, другими свободными радикалами. Лекарственные препараты, обладающие антиоксидантной активностью, широко применяются в медицине.
Антиоксиданты используются в качестве пищевых добавок с целью уменьшения порчи пищевых продуктов. Воздействие кислорода и солнечного света являются двумя основными факторами при окислении пищи.

Темы для дискуссии

1. Докажите относительность деления оксидов и гидроксидов на основные и кислотные.

Ответ:

Деление оксидов и гидроксидов на основные и кислотные имеет относительный характер, так как есть понятие амфотерность. Например, цинк − амфотерный металл, оксид которого реагирует и с кислотами, и с щелочами, то есть является амфотерным.

2. Существует ли зависимость между кислотно−основными свойствами оксидов и гидроксидов металлов и значениями их степеней окисления? Подтвердите свое мнение примерами.

Ответ:

Свойства оксидов и гидроксидов металлов зависят от степени окисления металла. Чем выше степень окисления металла, тем сильнее выражены его кислотные свойства.
Например: оксид хрома (II) и гидроксид хрома (II) проявляют основные свойства, а оксид хрома (VI) является кислотным.

3. Установите аналогию между становлением и развитием Периодического закона Д. И. Менделеева и какой−либо основополагающей физической или биологической теорией.

Ответ:

Периодический закон
Периодический закон был открыт Д. И. Менделеевым в ходе работы над текстом учебника «Основы химии», когда он столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 г., обдумывая структуру учебника, учёный постепенно пришёл к выводу, что свойства простых веществ и атомные массы элементов связывает некая закономерность. Так появился Периодический закон Д. И. Менделеева.
Теория Опарина
Это гипотеза о происхождении жизни, предложенная русским ученым Александром Опариным в 1924 году. Эта теория постулирует, что вся жизнь возникла самопроизвольно из неодушевленных материалов, таких как метан, водяной пар и водород. Согласно этой теории, также называемой гипотезой Опарина−Холдейна, происхождение жизни на Земле было результатом медленного и постепенного процесса химической эволюции, который, вероятно, произошел около 3,8 миллиардов лет назад.