Katalysator vor und nach der Reaktion

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1 Katalysator vor und nach der Reaktion Braunstein als Katalysator bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid ist wenig stabil und zerfällt leicht. Dabei entsteht Sauerstoff, der mit Hilfe der Glimmspanprobe nachgewiesen werden kann. Der Zerfall wird durch Braunstein als Katalysatoren beschleunigt. 100-ml-Enghalskolben, passender durchbohrter Stopfen, Heizplatte, Waage Wasserstoffperoxid-Lösung (10%ig) H 2 O 2, Mangan(IV)-oxid (=Braunstein), Glimmspan Eine Spatelspitze Braunstein in einen 100-ml-Enghalskolben geben. Kolben samt Inhalt ca. 3 min. erhitzen um die anhaftende Feuchtigkeit zu entfernen. Nach dem Abkühlen die Gesamtmasse des Kolbens inkl. Braunstein (trocken!) bestimmen. Den Kolben samt Inhalt erneut 3 min. erhitzen, abkühlen lassen und wägen. In den abgekühlten (!) Kolben 5 ml Wasserstoffperoxid-Lösung (10%ig) gießen und einen durchbohrten Stopfen aufsetzen. Nach Abklingen der Gasentwicklung den Stopfen entfernen und einen glimmenden Span in den Gasraum halten. Dabei darf keine Asche in den Kolben fallen! Den Kolben samt Inhalt erneut so lange erhitzen, bis die gesamte Flüssigkeit verdampft und der Inhalt trocken ist. Abkühlen lassen und wägen. Ev. erneut 5 ml Wasserstoffperoxid-Lösung (10%ig) zugießen und Vorgang wiederholen. $ Schreibe die Formel für den Braunstein an und erläutere sie. $ Welche Funktion hat der Braunstein? $ Warum scheint der Braunstein nicht in der Reaktionsgleichung auf? $ Schreibe die Strukturformel von Wasserstoffperoxid an. Zeichne Winkle und polare Bindungen ein und gib an ob das Molekül ein permanenter Dipol ist. $ Berechne wie viel Gramm Sauerstoff aus 5 ml der 10%igen

2 Katalyse bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid ist wenig stabil und zerfällt leicht. Dabei entsteht Sauerstoff, der mit Hilfe der Glimmspanprobe nachgewiesen werden kann. Der Zerfall wird durch verschiedene Katalysatoren beschleunigt. Eprouvetten und Eprouvettengestell Wasserstoffperoxid-Lösung (ca.10%ig), Glimmspan a) Eisen(III)-Chlorid-Lösung, Kaliumiodid-Lösung, Mangan(IV)-oxid b) rohe und gekochte Kartoffel, Hefe (ev. auch rohe Leber) In 6 Eprouvetten jeweils ca. 5 ml Wasserstoffperoxid-Lösung füllen. In jede Eprouvette eine kleine Menge einer der unter a) bzw b) angeführten Stoffe zugeben. Glimmspanprobe durchführen. $ Warum scheinen die unter a) und b) angeführten Stoffe nicht in der Reaktionsgleichung auf? Wozu dienen sie und wie wirken sie? $ Was haben die unter a) angeführten Verbindungen gemeinsam? Schreibe ihre Formeln an. $ Welche Gemeinsamkeiten haben die unter b) angeführten Stoffe? $ Was versteht man unter einem Enzym? Wie wirkt es? Nenne ein Beispiel. $ Wie erklärst du dir die unterschiedliche Wirkung der rohen und der gekochten Kartoffel? $ Erkläre, wie die Glimmspanprobe funktioniert. $ Berechne wie viel Gramm Sauerstoff aus 5 ml der 10%igen

3 Reaktionsweg der Katalyse Dass ein Katalysator bei einer Reaktion Zwischenstufen annehmen kann, wird bei der durch Kupfer-Ionen katalysierten Zersetzung von Wasserstoffperoxid sehr gut deutlich. 2 Reagenzgläser, Reagenzglasständer, 2 Pipetten, Becherglas Wasserstoffperoxid-Lösung (10%ig), ammoniakalische Kupfersulfat-Lösung (14 g CuSO4 5 H2O in 200 ml Wasser und 2 ml konz. Ammoniak-Lösung.) In die beiden Reagenzgläser werden je 2 ml der ammoniakalischen Kupfersulfat- Lösung gefüllt. In ein Reagenzglas werden zusätzlich 3-5 Tropfen Wasserstoffperoxid-Lösung gegeben. Das andere dient zum Farbvergleich. Die Farben der beiden Reagenzglasinhalte werden über mehrere Minuten beobachtet. Füge nach Ende der Reaktion in das selbe Reagenzglas erneut 3-5 Tropfen Wasserstoffperoxid-Lösung zu. $ Welche Funktion hat die ammoniakalische Kupfersulfat-Lösung? $ Warum scheint das Kupfersulfat nicht in der Reaktionsgleichung auf? $ Woran erkennst du das Ende der Reaktion? $ Wie erklärst du dir die Farbänderungen während der Reaktion. $ Schreibe die Strukturformel von Wasserstoffperoxid an. Zeichne Winkle und polare Bindungen ein und gib an ob das Molekül ein permanenter Dipol ist. $ Berechne wie viel Gramm Sauerstoff aus einem Milliliter der 10%igen Erläuterung: In ammoniakalischer Kupfersulfat-Lösung liegen die Kupfer-Ionen meistens als [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ vor. Dieser Komplex ist tiefblau. In Gegenwart von H2O2 werden die Wassermoleküle durch die Wasserstoffperoxid-Moleküle ausgetauscht, was die olivgrüne Farbe bewirkt, [Cu(NH3)4(H2O2)2]2+. Da die Wasserstoffperoxid-Moleküle jedoch sehr sperrig sind, gehen sie unter Sauerstoffabspaltung in Wassermoleküle über. Nach vollständiger Umsetzung des Wasserstoffperoxids ist die Kupferlösung wieder tiefblau. Lit:

4 Autokatalyse bei der Reaktion von Oxalsäure mit Kaliumpermanganat Eine schwefelsaure Kaliumpermanganatlösung entfärbt sich, wenn man Reduktionsmittel, wie z.b. Oxalsäure zusetzt. Reaktionsgrundgleichung: KMnO 4 + H 2 SO 4 + (COOH) 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O Becherglas (50 ml), Pipetten, Uhr, Glasstab (ev Magnetrührer inkl- -stäbchen) ca. 0,5 mol/l Oxalsäure in verd. Schwefelsäure (1 mol/l), Kaliumpermanganat-Lösung (c = 0,02 mol/l), Mangan(II)-sulfat a) 20 ml der schwefelsauren Oxalsäure-Lösung in ein Becherglas füllen und zwei Tropfen Kaliumpermanganat-Lösung zugeben. Rühren und vor einem weißen Hintergrund die Zeiten bis zur Entfärbung der Lösungen messen. Nach der Entfärbung der Lösungen erneut zwei Tropfen Kaliumpermanganat-Lösung zugeben und wieder Zeiten bis zur Entfärbung der Lösungen messen. Einen dritten Durchgang machen. b) Wie unter a) verfahren, jedoch vor der ersten Zugabe von Kaliumpermanganat- Lösung möglichst wenig festes Mangan(II)-Sulfat in der schwefelsauren Oxalsäure- Lösung lösen. $ Stelle die Reaktionsgleichung durch Ergänzen der Koeffizienten richtig. $ Wie verändert sich die zur Entfärbung nötige Zeit mit zunehmender Zahl der Durchgänge bei a) und wie bei b)? $ Worin unterscheidet sich das Versuchsergebniss von a) und b)? $ Welche Rolle spielt das bei b) zugegebene Mangan(II)-Sulfat? $ Welche Rolle spielt das in allen Fällen im Zuge der Reaktion gebildete Mangan(II)-Sulfat $ Erkläre den Begriff Autokatalyse. $ Berechne wie viel Gramm Kohlendioxid aus 20 ml der 0,5 molaren Oxalsäure- Lösung freigesetzt werden können. Welches Volumen nimmt diese Menge Kohlendioxid unter Normalbedingungen ein?

5 Oxidation von Weinsäure Weinsäure HOOC-CH 2 OH-CH 2 OH-COOH wird durch Wasserstoffperoxid H 2 O 2 unter der katalytischen Einwirkung von Cobaltchlorid zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert. 2 Bechergläser (200 ml), Kristallisierschale, Pipetten (graduiert, 10 ml), Messzylinder (50 ml), Heizplatte, Thermometer, Lösungen: A: Seignettesalz (c (KNa-Tartrat) = 0,3 mol/l): (8,5 g KNa-Tartrat Α 4 H2O in Wasser lösen und auf 100 ml auffüllen.) B: Wasserstoffperoxid (w = 6 %) (C) C: Kobalt(II)-chlorid (T) (c = 0,3 mol/l; Xn) (10,7 g CoCl2 Α 6 H2O in Wasser lösen und auf 150 ml auffüllen) In zwei Bechergläser gibt man jeweils 50 ml Lösung A und 15 ml Lösung B. Das Becherglas 1 beläßt man bei Raumtemperatur; das Becherglas 2 heizt man samt Inhalt auf C auf. Nun gibt man in beide Bechergläser jeweils 4 ml der Lösung C. $ Schreibe die Summen- und die Strukturformel der Weinsäure an. $ Stelle die Reaktionsgleichung für die Oxidation der Weinsäure auf. $ Welche Funktion hat die ammoniakalische Cobaltchlorid-Lösung? $ Warum scheint das Cobaltchlorid nicht in der Reaktionsgleichung auf? $ Woran erkennst du das Ende der Reaktion? $ Wie erklärst du dir die Farbänderungen während der Reaktion. $ Berechne wie viel Gramm Kohlendioxid aus 50 ml der 0,3 molaren Weinsäure- Lösung freigesetzt werden können. Welches Volumen nimmt diese Menge Kohlendioxid unter Normalbedingungen ein? Erläuterung: