Ziel des Versuchs: In diesem Demonstrationsversuch soll die heterogene Katalyse (mit Mangandioxid als Katalysator) gezeigt werden.
| Thema: Katalyse | Tags: Katalyse, heterogen, chemisches Gleichgewicht | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: LV |
Materialien
Standzylinder, Messzylinder, Spatel, Glimmspan, Feuerzeug.
Chemikalien
Wasserstoffperoxid, Mangandioxid.
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Wasserstoffperoxid 30% | H302-H318 | P280-P305+P351+P338 |   |
| Mangandioxid | H332-H302 | -- | |
Durchführung
Ein Standzylinder wird mit 40 mL Wasserstoffperoxidlösung (w=15 %) gefüllt. Es wird die Glimmspanprobe durchgeführt. Anschließend wird in den ersten Standzylinder eine Spatelspitze Mangandioxid gegeben und die Glimmspanprobe wird durchgeführt.
Beobachtung
Im Standzylinder, der nur Wasserstoffperoxidlösung enthält, ist eine leichte Gasentwicklung erkennbar und die Glimmspanprobe ist negativ. Bei Zugabe von Mangandioxid zum Wasserstoffperoxid ist eine Gasentwicklung zu beobachten und die Glimmspanprobe ist positiv. Nach der Reaktion liegt das Mangandioxid unverändert vor.
Deutung
An der leichten Gasentwicklung ist erkennbar, dass sich Wasserstoffperoxid in wässriger Lösung nur langsam in Wasser und Sauerstoff zersetzt. Die Glimmspanprobe ist negativ, da der gebildete Sauerstoff genauso schnell aus dem Standzylinder herausdiffundiert, wie er gebildet wurde. Bei Zugabe von Mangandioxid verläuft die Sauerstoffentwicklung lebhafter. Dies zeigt auch die Glimmspanprobe, die positiv ausfällt. Da das Mangandioxid nach Reaktionsende unverändert vorliegt lässt sich schließen, dass es die Reaktion katalysiert hat, ohne verbraucht zu werden. Die Reaktionsgeschwindigkeit wurde erhöht. Es handelt sich um eine heterogen Katalyse, da der Katalysator und die Reaktionspartner in unterschiedlichen Phasen vorliegen. Es läuft folgende Reaktion ab:
2H2O2(aq) ⇌ 2 H20(l) + O2(g)
Das chemische Gleichgewicht liegt dabei auf der Seite der Seite der Produkte. Der Katalysator führt zu einer schnelleren Einstellung des Gleichgewichts.
Entsorgung
Die Lösung wird in den Schwermetallsammelbehälter gegeben.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse:
Statt Mangandioxid kann auch Kaliumiodidlösung verwendet werden.
Den Versuch unter dem Abzug durchführen, um die Gasentwicklung nicht in den Raum zu leiten.
Literatur
[2] Tausch & v. Wachtendonk (2003), Chemie S II Stoff – Formel – Umwelt, C. C. Buchners Verlag, Bamberg, S. 86.
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