Страница 171 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

Лабораторный опыт № 27. Получение и распознавание кислорода

Повторите опыт получения кислорода, который вы проделывали в начале года. В две колбы объёмом 50 мл налейте по 5—10 мл раствора пероксида водорода. В первую колбу добавьте на кончике шпателя оксид марганца (IV), во вторую — свеженатёртую морковь или картофель. Что наблюдаете? Как вы докажете наличие кислорода в сосудах? Почему кислород какое-то время не улетучивается из колб? Какую роль играет в этой реакции оксид марганца (IV)? Как называется фермент, содержащийся в овощном соке?

Что наблюдаете?

В обеих колбах после добавления веществ (оксида марганца (IV) в первую и свеженатертых овощей во вторую) в раствор пероксида водорода начинается бурная реакция. Наблюдается интенсивное выделение пузырьков бесцветного газа, что внешне напоминает «кипение» жидкости. Этот газ — кислород, образующийся в результате разложения пероксида водорода по уравнению: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2 \uparrow$ В колбе с оксидом марганца (IV) реакция обычно проходит более активно, чем в колбе с тертыми овощами.

Ответ: В обеих колбах наблюдается выделение пузырьков газа (кислорода) в результате разложения пероксида водорода.

Как вы докажете наличие кислорода в сосудах?

Наличие кислорода можно доказать с помощью качественной реакции: внесения в колбу тлеющей лучинки. Для этого нужно зажечь деревянную лучинку, дать ей немного погореть, а затем потушить пламя, оставив кончик тлеющим. Если опустить тлеющую лучинку в колбу с выделяющимся газом, она ярко вспыхнет. Это происходит потому, что кислород — газ, активно поддерживающий горение.

Ответ: Наличие кислорода можно доказать с помощью тлеющей лучинки: в атмосфере кислорода она ярко вспыхивает.

Почему кислород какое-то время не улетучивается из колб?

Кислород ($O_2$) имеет молярную массу приблизительно $32$ г/моль. Средняя молярная масса воздуха (смеси газов, в основном азота $N_2$ с молярной массой $\approx 28$ г/моль и кислорода) составляет около $29$ г/моль. Поскольку кислород немного тяжелее воздуха, он не улетучивается из открытой колбы мгновенно. Вместо этого он сначала скапливается на дне сосуда, вытесняя более легкий воздух вверх. Лишь со временем, благодаря процессу диффузии, газы перемешиваются, и кислород покидает колбу.

Ответ: Кислород тяжелее воздуха, поэтому он некоторое время скапливается на дне колбы, прежде чем смешаться с окружающим воздухом путем диффузии.

Какую роль играет в этой реакции оксид марганца (IV)?

Оксид марганца (IV), $MnO_2$, выступает в роли неорганического катализатора. Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само в процессе реакции не расходуется и не входит в состав продуктов. Разложение пероксида водорода происходит и само по себе, но очень медленно. Оксид марганца (IV) многократно увеличивает скорость этой реакции.

Ответ: Оксид марганца (IV) является катализатором, то есть веществом, ускоряющим реакцию разложения пероксида водорода.

Как называется фермент, содержащийся в овощном соке?

В живых клетках, в том числе в клетках сырых овощей (картофеля, моркови), содержится особый белок — фермент, который катализирует реакцию разложения пероксида водорода. Этот фермент называется каталаза. Каталаза является биологическим катализатором и играет важную роль в защите клеток от токсичного действия пероксида водорода, который образуется в ходе метаболизма.

Ответ: Фермент, содержащийся в овощном соке и ускоряющий разложение пероксида водорода, называется каталаза.