 |
Практическая работа «Действие катализаторов »
|
|
|
|
Цели. Повторить и обобщить понятия о катализе, катализаторах, сущности их действия в определенной среде, ингибиторах и промоторах.
Оборудование и реактивы. Лучина, спиртовка, спички, шпатель, стеклянная палочка, штатив с пробирками, санитарная склянка; растворы пероксида водорода, гидроксида тетраамминмеди(II) [Сu(NH3)4](OH)2, Na2SO3, MnCl2, CoCl2, BaCl2, соляной кислоты (разб.), оксид железа(III) Fe2O3, ацетон (диметилкетон).
Катализ – явление увеличения скорости химических реакций за счет присутствия определенных веществ (катализаторов).
Катализаторы – вещества, изменяющие скорость реакции, но сами к концу процесса остающиеся неизменными по составу и массе. Ускорение процесса – катализ. Схему катализа можно представить в таком виде:
Здесь А и В – реагирующие вещества, К – катализатор, АК – промежуточное соединение, АВ – продукт реакции.
Замедление процесса – ингибирование. Существует два вида катализа – гомогенный и гетерогенный. При гомогенном катализе реагенты, продукты реакции и катализатор составляют одну фазу (газовую или жидкую), поверхность раздела отсутствует. Особый случай гомогенного катализа – автокатализ (ускорение процесса одним из продуктов реакции). Например, в кислой среде скорость реакции перманганата калия с сульфитом калия возрастает за счет образования ионов Mn2+:
Многие реакции в растворах ускоряются ионами H3O+ (pH < 7) и ОН- (pH > 7): гидролиз крахмала, омыление эфиров, гидролиз сахарозы и др. Ионы 
, 
, CH3COO– также сильно ускоряют реакции органических веществ.
Особенность гетерогенного катализа состоит в том, что катализатор (обычно твердое вещество) находится в ином фазовом состоянии, чем реагенты и продукты. Реакция на поверхности твердого вещества идет за счет координационных связей с участием электронных пар, не участвующих в образовании связей внутри веществ. В результате внутренние связи ослабевают, и молекулы либо разрушаются, либо образуют активные радикалы.
|
|
|
Чем лучше адсорбируются реагенты на поверхности твердого вещества и чем слабее удерживаются продукты реакции, тем выше каталитическая активность этого вещества. Не вся поверхность гетерогенного катализатора проявляет каталитическую активность. Активные центры занимают лишь часть поверхности.
Применение каталитических методов сжигания топлива позволит в два раза поднять коэффициент его использования (сейчас 0,45) и тем самым решить вопрос обеспечения большой химии углеводородным сырьем.
| Порядок работы | Задания | Наблюдения и выводы |
| В пробирку налить 1–2 мл раствора пероксида водорода и добавить приблизительно 1 мл заранее приготовленного раствора аммиаката меди(II) | Написать уравнение реакции каталитического разложения пероксида водорода. Проверить продукты тлеющей лучинкой. Какой это вид катализа? | … |
| В две пробирки поместить оксид железа(III) объемом с горошину и прилить по 4–5 мл соляной кислоты (разб. 1:1). В одну из порций кислоты предварительно добавить 2–3 капли ацетона. Растворы перемешать стеклянной палочкой | Чем в данном процессе является диметилкетон? Какое влияние он оказывает на скорость реакции? Написать соответствующее уравнение реакции. Указать вид катализа | … |
| Проверить действие катализатора на окисление сульфита натрия кислородом. В три пробирки налить по 2–3 мл разбавленного раствора Na2SO3 и в одну из них добавить 2–3 капли раствора MnCl2, в другую – раствора CoCl2. Энергично перемешать растворы и через 5–6 мин во все пробирки прилить 1–1,5 мл раствора BaCl2 | Есть ли разница в скорости реакций? Сделать выводы о действии катализаторов на реакцию 2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4. Составить электронный баланс процесса | Сульфит натрия широко используется как восстановитель в фотографии (для восстановления AgBr, cкрытого изображения), удаления О2 из воды на ТЭС (антикоррозионный агент), … |
|
|
|
|
|
|
