Правильні відповіді

1) Правильна відповідь в).

Суть дії каталізатора, з сучасної точки зору, полягає в тому, що він проводить реакцію новим шляхом (найчастіше внаслідок утворення проміжної сполуки між каталізатором і однією з реагуючих ре­човин), для якого енергія активації значно нижча. Експериментально доведено, що для розкладу пероксиду водню на водень і кисень без каталізатора потрібно 75,3 кДж/моль енергії. При застосуванні колоїдної платини як каталізатора енергія активації знижується до 49,9 кДж/моль, а при дії фер­мента каталази - до 23 кДж/моль.

2) Правильні відповіді а), в), г).

При гетерогенному каталізі реагуючі речовини і каталізатор знаходяться у різних фазах, між ними є поверхня розділу фаз, на якій і відбувається реакція.

Реакції гомогенного каталізу б) і д) відбуваються у газовій фазі і взаємодія проходить у всьому об’ємі.

3) Правильна відповідь а).

Характерною особливістю каталізаторів є їх вибірковість або специфічність - здатність прискорювати тільки конкретну реакцію. Особливо яскраво проявляється вибірковість у ферментів. Так, фермент, що каталізує гідроліз сахарози, не каталізує гідроліз крохмалю, незважаючи на те, що і сахароза, і крохмаль – вуглеводи, і до складу їх молекул входить фрагмент Д-глюкози. Різні каталізатори або ферменти контролюють утворення різних продуктів з одних і тих же вихідних речовин. Так з етилового спирту можна одержати до 40 різних речовин. В організмі людини діють понад 100 різних ферментів. Вони ут­ворюють складні ферментні системи, що забезпечують низку послі­довних та узгоджених між собою перетворень. Відсутність високої специфічності ферментів призвела б до повного розладу систем організму.

4) Правильна відповідь б).

Дослідження показують, що неорганічні каталізатори збільшують активність при підвищенні температури. Більшість з них відмінно працює за умови високої температури (100-100°С). Ферменти здатні працювати у неширокому температурному діапазоні,

переважно 10 - 60°С, причому оптимальна температура для них - приблизно 40°С. При подальшому підвищенні температури активність ферментів падає, а при температурі вищій за 70°С ферменти втрача­ють активність, переважно внаслідок денатурації білкової структури.

5) Правильна відповідь в).

Ферменти проявляють свою активність у досить вузькому діапазоні значень рН. Так, уреаза активна при рН = 6,7, пепсин - при рН = 1,5 - 2,0; аргіназа - в інтервалі рН 9,5 - 9,9. Значна зміна величини рН, а тим більше, зміна середовища призведе до інактивації ферменту. Вплив реакції середовища на активність фермента пояснюється залежністю існування певної структури ферменту, що забезпечує його каталітичну активність, від вели­чини рН, оскільки переважна більшість ферментів має білкову природу.

8. Вказівки до роботи студентів на занятті.

8.1. Відновлення перманганату калію в присутності каталізатора.

Налити у пробірку до половини об’єму розчин сірчаної кислоти (w = 30 %), додати три краплі розчину КМnO₄ (молярна концентрація еквівалента 0,1 моль/л). Розчин перемішати і, якщо він набув роже­вого забарвлення, розлити у три пробірки.

У першу пробірку додати 1 краплю розчину КNO₃, а потім у першу і другу пробірки внести по шматочку цинку. Третя пробірка залишається для порівняння забарвлення.

Порівняти швидкість знебарвлення розчину у першій і другій пробірках та зробити висновок, вказавши, яка речовина є каталізатором. Скласти рівняння реакції за схемою:

Ζn + КМnO₄ + Н₂SO₄ ZnSO₄ + К₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

8.2.Каталітичне відновлення роданіду заліза (III).

У дві пробірки налити по 3 мл розчину KCNS або NH₄CNS і по З краплі розчину FeCl₃. Утворюється роданід заліза (III) за реакцією:

3КСNS + FeСl₃ = Fe(CNS)₃ + 3КСl

В одну з пробірок додати 2 краплі розчину CuSO₄, а потім в обидві пробірки - по 3 мл розчину тіосульфату натрію. Порівняти швидкість знебарвлення розчинів у пробірках і зробити висновок, яка речовина є каталізатором і який це вид каталізу. Скласти рівняння реакції за схемою:

Fe(CNS)₃ + Na₂S₂O₃ Fe(CNS)₂ + Na₂S₄O₆ + NaCNS

8.3. Розклад пероксиду водню в присутності гетерогенного каталізатора.

До 2 мл розчину пероксиду водню додати невелику кількість порошку РbO₂ або МnO₂. Спостерігати бурхливе виділення кисню. Написати рівняння реакції каталітичного розкладу пероксиду.

8.4. Автокаталітичне відновлення перманганату калію в кислому середовищі.

У конічну колбу налити 10 мл розчину щавлевої кислоти Н₂С₂O₄ (w = 5%), 5 мл розчину Н₂SO₄ (С = 0,1 моль/л). Потім однаковими порціями (по 0,2-0,5 мл) додавати з бюретки або піпетки розведений розчин перманганату калію, визначаючи час знебарвлення кожної порції.

Порівняти час знебарвлення першої порції перманганату калію з наступними і зробити висновок, вказавши, що є каталізатором. Скласти іонне рівняння реакції за схемою:

H₂C₂O₄ + MnO₄^- + H⁺ CO₂ + Mn²⁺ + H₂O

8.5. Оформлення протоколу лабораторної роботи.

У зошит записати необхідні рівняння реакцій та висновки до кожного з дослідів.