Опыт 3. Влияние катализатора на скорость химической реакции

а) Гетерогенный катализ. В три пробирки налить по ¼ объема перекиси водорода. Одновременно добавить: в первую пробирку – оксид марганца (II) (MnO₂), во-вторую – оксид кремния (IV) (SiO₂), в третью – оксид железа (II) (FeO). Наблюдать реакцию разложения перекиси водорода. Выделение кислорода можно определить, опустив в пробирку тлеющую лучинку. Одинаково ли быстро протекает реакция в пробирках? Какое вещество не является катализатором реакции разложения? Записать уравнение реакции.

б) Гомогенный катализ. В две пробирки на 1/3 объема налить 0,5М раствор серной кислоты. В каждую пробирку бросить по кусочку цинка и добавить по 5 капель раствора перманганата калия (KМnO₄). Одну пробирку оставить в качестве эталона, а в другую – добавить несколько кристаллов нитрата калия (KNO₃) в качестве катализатора. В какой из пробирок обесцвечивание раствора происходит быстрее? Запишите суммарную реакцию.

При взаимодействии металлического цинка с раствором серной кислоты образуется атомарный водород, который рекомбинируя, выделяется в виде газа Н₂. В первой пробирке восстановление перманганата калия происходит непосредственно атомарным водородом (реакция протекает довольно медленно). Во второй пробирке атомарный водород вначале восстанавливает ион NO₃^- до иона NO₂^-, который реагирует с перманганатом калия значительно быстрее.

При этом ион MnO₄^- восстанавливается до Mn²⁺, а ион NO₂^- вновь окисляется до NO₃^-.

1) Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H

2) 2H = H₂ – рекомбинация

3) 5KNO₃ + 10H = 5KNO₂ + 5H₂O

4) 5KNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5KNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

Таким образом, нитрат калия, участвуя в промежуточных стадиях процесса, способствует более быстрому протеканию реакции восстановления перманганата калия. Сам же KNO₃ в результате реакции не расходуется и остается в первоначально взятом количестве.