Опыт № 2. Влияние катализатора на скорость химической реакции

Цель работы − исследование влияния катализаторов на скорость химической реакции на примере каталитического разложения пероксида водорода.

Оценку актив­ности различных катализаторов можно дать на основании наблюдений за объемом выделения кислорода за определенный промежуток вре­мени по реакции:

2H₂O₂ →2H₂O + O₂

Скорость разложения пероксида можно изменять, вводя различные катализаторы.

Опыт позволяет наглядно оценить актив­ность различных катализаторов путем сравнения объемов кисло­рода, выделившегося в реакции за один и тот же определенный промежуток вре­мени.

Оборудование

Схема прибора, используемого в работе, приведена на рис. 3.5. Основными частями прибора явля­ются: рабочая бюретка (1); двухколенная пробирка − пробирка Оствальда (2), соеди­ненная с рабочей бюреткой резиновой пробкой (3), каучуковой (4) и стеклянной (5) трубками; вспомогательная бюретка (6), используемая в качестве уравнительного сосуда.

В бюретке находится вода, которую выделяющийся в результате реакции газ вытесняет из рабочей бюретки во вспомогательную. Прибор укрепляется в штативе (8).

Порядок выполнения работы

1. Снять с пробки двухколенную пробирку.

2. Рабочую бюретку укрепить в штативе так, чтобы уровень воды в бюретке совпадал с нулевым делением. Отсчеты уровня жидкости производить по нижнему краю ме­ниска, который должен быть на уровне глаз наблюдателя.

3. В одну часть двухколенной пробирки поместить катализатор (наливать или насыпать его необходимо очень аккуратно, следя за тем, чтобы он не попал в другую часть пробирки).

4. В другую часть пробирки также осторожно налить 2 мл 2,5%-ного раствора пероксида водорода.

5. Двухколенную пробирку плотно надеть на пробку (уровень жидкости в рабочей бюретке при этом незначительно сместится с нулевого деления).

6. Привести давление в пробирке к атмосферному, установив уровни воды в бюретках на одной высоте.

7. Отметить уровень воды в рабочей бюретке до начала разло­жения перекиси водорода.

8. Проверить прибор на герметичность, так как для успешного выполнения работы необходимо без потерь собрать весь выделившийся кислород. Для этого вспомогательную бюретку либо поднять, либо опустить на 15 − 20 см. Если прибор герметичен, уровень воды в рабочей бюретке сначала снизится, а затем останется без изменения. При возвращении вспомогательной бюретки на прежнее место вода в рабочей бюретке должна быть на том же исходном уровне.

9. Если обнаружится, что прибор не герметичен, необходимо найти причину неполадки и устранить ее, проверив надежность про­бок и каучуковой трубки, соединяющей двухколенную пробирку с ра­бочей бюреткой.

10. После того как установлено, что прибор герметичен, повернуть пробирку таким образом, чтобы привести в контакт перекись водоро­да с катализатором, отмечая время их соприкосновения.

11. По истечении 2 мин. записать объем выделившегося кислорода, для чего

установить мениски воды в обоих бюретках на одном уровне (это условие приведения газа в пробирке к атмосферному давлению).

12. Записать объем выделившегося кислорода. По окончании опыта тщательно вымыть сосуд.

13. Результаты опыта занести в таблицу:

Состав, агрегатное состояние, количество		Время реакции	Объем выделив­шегося кислорода, мл	Вывод
реагирующего вещества	катализатора

14. Сделать вывод об активности катализаторов в гомогенном и гете­рогенном катализе.

Описанным способом измерить каталитическое действие следую­щих катализаторов на разложение пероксида водорода: 1) твердый МпО₂ − 0,1 г, 2) активированный уголь − 0,1 г, 3) 40%-ный раствор СuС1₂ − 0,5 мл,

4) 20% -ный раствор FeCl₃ − 0,5 мл.

Опыт повторить с теми же катализаторами, но с пероксидом водорода, стабилизированным 2%-ной фосфорной кислотой.

Заметить, какое влияние оказывает ортофосфорная кислота на разложение пероксида водорода.