Номер 2, страница 85 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

2. Используя пероксид водорода и ферменты растительного происхождения, получите кислород и докажите его наличие. Охарактеризуйте реакцию по всем классификационным признакам.

Получение кислорода и доказательство его наличия

Для получения кислорода в лабораторных условиях из пероксида водорода с использованием растительных ферментов необходимо провести следующий опыт. В колбу или пробирку наливают раствор пероксида водорода ($H_2O_2$, обычно используется 3%-й аптечный раствор). Затем в колбу добавляют небольшой кусочек сырого овоща, например, картофеля или моркови. В клетках растений содержится фермент каталаза, который выступает биологическим катализатором реакции разложения пероксида водорода. Сразу после добавления катализатора наблюдается бурное выделение пузырьков газа – это кислород.

Уравнение реакции разложения пероксида водорода под действием каталазы:

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

Чтобы доказать, что выделяющийся газ является кислородом, используют тлеющую лучинку. Лучинку зажигают, а затем гасят так, чтобы она продолжала тлеть. Тлеющую лучинку аккуратно вносят в пробирку с выделяющимся газом, не касаясь жидкости. В атмосфере кислорода, который активно поддерживает горение, лучинка ярко вспыхивает. Это является качественной реакцией на кислород.

Ответ: Кислород получают путем добавления катализатора (кусочка сырого картофеля или другого овоща, содержащего фермент каталазу) к раствору пероксида водорода. Наличие выделяющегося кислорода доказывается с помощью тлеющей лучинки, которая при внесении в газ ярко вспыхивает.

Характеристика реакции по всем классификационным признакам

• По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции: это реакция разложения, так как из одного сложного вещества (пероксид водорода, $H_2O_2$) образуются два новых, более простых вещества (вода, $H_2O$ и кислород, $O_2$).
• По изменению степеней окисления химических элементов: это окислительно-восстановительная реакция. Атом кислорода в пероксиде водорода ($H_2\overset{-1}{O}_2$) одновременно является и окислителем, и восстановителем. Он понижает свою степень окисления до -2 в воде ($H_2\overset{-2}{O}$) и повышает до 0 в молекулярном кислороде ($\overset{0}{O}_2$). Такие реакции, где один и тот же элемент является и окислителем, и восстановителем, называют реакциями диспропорционирования.
• По тепловому эффекту: это экзотермическая реакция, так как она протекает с выделением теплоты в окружающую среду ($\Delta H < 0$).
• По участию катализатора: это каталитическая реакция. Реакция значительно ускоряется в присутствии катализатора, в данном случае – биологического катализатора (фермента) каталазы.
• По направлению протекания: это необратимая реакция, так как в данных условиях она протекает практически до конца только в одном направлении (слева направо). Обратный процесс синтеза пероксида водорода из воды и кислорода в этих условиях не происходит.
• По агрегатному состоянию реагентов (фазовому составу): это гетерогенная реакция, так как реагент (водный раствор $H_2O_2$ – жидкость) и катализатор (каталаза, находящаяся в клетках растения – твердое тело) находятся в разных фазах.

Ответ: Реакция разложения пероксида водорода с использованием растительных ферментов является: реакцией разложения, окислительно-восстановительной (конкретнее – диспропорционирования), экзотермической, каталитической, необратимой и гетерогенной.