Лабораторный эксперимент 2, страница 64 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Вопрос в параграфе. Параграф 11. Скорость химических реакций. Глава II. Химические реакции - страница 64.

Условие.

Лабораторный эксперимент

Налейте в пробирку 3–5 мл 3%-ного раствора пероксида водорода $H_2O_2$ и нагрейте пробирку в пламени спиртовки. Внесите в пробирку тлеющую лучинку. Что наблюдаете?

Затем насыпьте в пробирку немного порошка оксида марганца(IV) $MnO_2$ и вновь внесите тлеющую лучинку. Что наблюдаете?

Решение.

Решение 2.

Налейте в пробирку 3–5 мл 3%-ного раствора пероксида водорода H₂O₂ и нагрейте пробирку в пламени спиртовки. Внесите в пробирку тлеющую лучинку. Что наблюдаете?

При нагревании раствора пероксида водорода ($H_2O_2$) происходит его термическое разложение. Пероксид водорода является неустойчивым соединением, и повышение температуры ускоряет его распад на воду ($H_2O$) и газообразный кислород ($O_2$). Реакция описывается следующим уравнением:

$2H_2O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2H_2O + O_2 \uparrow$

В ходе эксперимента можно наблюдать умеренное выделение пузырьков газа из раствора. Когда в пробирку вносят тлеющую лучинку, она начинает тлеть заметно ярче или может даже слабо вспыхнуть. Это происходит потому, что кислород поддерживает горение, а его концентрация в пробирке становится выше, чем в воздухе. Однако, поскольку скорость разложения 3%-ного раствора при нагревании относительно невелика, эффект может быть не слишком выраженным.

Ответ: При нагревании раствора пероксида водорода наблюдается выделение пузырьков газа. Внесенная в пробирку тлеющая лучинка начинает тлеть интенсивнее, что указывает на выделение кислорода.

Затем насыпьте в пробирку немного порошка оксида марганца(IV) MnO₂ и вновь внесите тлеющую лучинку. Что наблюдаете?

Оксид марганца(IV) ($MnO_2$) является катализатором для реакции разложения пероксида водорода. Катализатор — это вещество, которое многократно ускоряет химическую реакцию, но само при этом не расходуется. При добавлении порошка оксида марганца(IV) в раствор пероксида водорода начинается очень бурная реакция разложения, которая протекает с высокой скоростью даже без дополнительного нагревания.

Уравнение реакции то же, но над стрелкой указывают катализатор, чтобы показать его роль в процессе:

$2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2 \uparrow$

Визуально это проявляется как бурное "вскипание" раствора с обильным выделением газа (эффервесценция). Если в этот момент поднести к отверстию пробирки тлеющую лучинку, она мгновенно и ярко вспыхивает пламенем. Такое поведение лучинки является качественной реакцией на кислород и наглядно демонстрирует, что в присутствии катализатора реакция идет гораздо быстрее и выделяется значительно больше кислорода по сравнению с простым нагреванием.

Ответ: При добавлении оксида марганца(IV) наблюдается бурная реакция с обильным выделением газа. Внесенная в пробирку тлеющая лучинка ярко вспыхивает, что является доказательством интенсивного выделения кислорода.