Эксперименты с перекисью водорода

В этой статье решим следующую задачу:

Путешествие по пероксидным морям:

Самодвижущиеся пловцы- это один из объектов, с которыми любят играть учёные-химики. Пловцы- твёрдые объекты, способные к реактивному движению за счёт катализируемых реакций. Например, поместим в перекись водорода микрошарики, наполовину покрытые платиной. Пузырьки воздуха толкают шарики и они движутся.

Но платина- дорогой и дефицитный катализатор. Поэтому нужно в условиях школьной лабораторной создать небольших пловцов, развивающих наибольшую скорость в H2O2.

Какие характеристики пловцов влияют на их скорость?Как вы определяли скорость пловцов в процессе эксперимента?

Решение:

Определим, что такое катализатор в химии: Катализа́тор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не расходующееся в процессе реакции.Примером катализатора является платина Pt,

применяющаяся во многих органических реакциях.

Запишем уравнения химических реакций. возникающих в ходе эксперимента:

2KMnO4+3H2O2 = 2KOH + 2H2O+
2MnO2+ 3O2 (реакция перекиси водорода с перманганатом калия)
Разложение перекиси водорода в присутствии катализатора: 
2H2O2 = 2H2O + O2

4Fe+3O2= 2Fe2O3 (прокаливание железа на спиртовке)

Оборудование и реактивы для эксперимента:

1) Штатив

2) Пинцет

3) Линейка

4) Пробирка

5) Пластилин

6) Резиновые перчатки

7) Спиртовая горелка

8) Секундомер

Реактивы:

1.Перекись водорода аптечная 3%-й раствор

2.Перманганат калия( марганцовка)

3.Железо

4.Ржавчина

5.Уголь активированный аптечный

6.Кровь

7.Картофель

Ход эксперимента:

Сначала получаем диоксид марганца MnO2:

Для этого добавляем к перманганату калия пероксид водорода. Полученный чёрный осадок отделяем от раствора щёлочи и сушим.

Затем получаем оксид железа прокаливанием железа на спиртовой горелке.

Полученные крупинки твёрдых веществ наматываем на пластилин, придав ему округлую форму.

Пловцы готовы. Теперь наливаем в пробирку перекись водорода, опускаем туда пловцов.

Изначально пловцы падают на дно, но затем на их поверхности появляются пузырьки кислорода,

которые через некоторое время тянут пловца вверх и тот всплывает.

Замеряем секундомеров время до всплытия и время, за которое пловец преодолевает высоту.

Затем меняем перекись и продолжаем эксперимент с новым пловцом.

Результаты эксперимента заносим в таблицу и считаем среднюю скорость:

Вывод: Скорость ,,пловцов" зависит от активности катализатора, площади поверхности границы раздела фаз (т. к. катализ в данном случае гетерогенный), плотности пловца и других факторов.

Видео можно посмотреть по ссылке https://youtu.be/jRNSHEhwkyg?si=7NfJecqkI6LkbEUK ^[1]

Литература:

1) Ученые из МГУ создали самодвижущихся «нанопловцов» - Индикатор (indicator.ru ^[2])
2) Разложение пероксида водорода - Знаешь как (znaesh-kak.com ^[3])
3) §9.6 Катализ. (nsu.ru ^[4])
4) Учебник химии 11 класс, Габриелян О. С.