Чтобы ответить на данный вопрос, нам понадобится использовать уравнение Аррениуса, которое связывает скорость химической реакции с температурой. Согласно уравнению Аррениуса, скорость реакции (v) пропорциональна экспоненте отношения активационной энергии (Ea) и температуры (T):
v = Ae^(-Ea/RT),
где A - пропорциональный коэффициент, R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль⋅К)).
Дано, что при 0°C (или 273 К) реакция происходит за 2 часа (или 7200 секунд):
273 К, 7200 сек -> скорость v1.
Найти температуру, при которой реакция пройдет за 60 секунд:
T, 60 сек -> скорость v2.
У нас есть температурный коэффициент скорости реакции (TCS), который равен 4:
Таким образом, чтобы реакция прошла за 60 секунд при заданном температурном коэффициенте скорости реакции 4, необходимо увеличить температуру в 4 раза. Ответ: Т2 = T * 4.
Прошу прощения, если объяснение оказалось сложным. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, буду рад помочь!
Для начала, нам нужно уравнять окислительно-восстановительную реакцию:
Fe3O4 + HNO3 → Fe3+ + NO
Сначала мы должны заметить, что сумма зарядов на обоих сторонах реакции должна быть одинаковой. Учитывая это, мы можем заметить, что ионы Fe3+ образуются на правой стороне реакции, но отсутствуют на левой стороне. Это означает, что эти ионы должны быть произведены с помощью ионов Fe3O4.
Мы видим, что в соединении Fe3O4 атом железа имеет степень окисления +8 (так как порядок окисления кислорода равен -2 и сумма всех окислений должна равняться нулю), а в ионе Fe3+ атом железа имеет степень окисления +3. Это означает, что атом железа в Fe3O4 подвергается окислению. Чтобы уравновесить это, нам потребуется 5 ионов Fe3O4:
5Fe3O4 + HNO3 → 5Fe3+ + NO
Теперь давайте посмотрим на ионы HNO3. Мы видим, что в HNO3 азот имеет степень окисления +5, а в NO азот имеет степень окисления +2. Таким образом, атом азота в HNO3 подвергается восстановлению. Чтобы уравновесить это, нам потребуется 6 молекул HNO3:
5Fe3O4 + 6HNO3 → 5Fe3+ + 6NO
Теперь у нас приведено уравнение. Мы можем ответить на вопросы:
1) Сколько молекул HNO3 участвует в реакции? Ответ: Б) 3.
Так как у нас 6 молекул HNO3, уравновешенное уравнение показывает, что половина этого количества участвует в реакции, то есть 3 молекулы.
2) Сколько воды образуется? Ответ: Г) 14.
Чтобы узнать количество образованной воды, мы смотрим на коэффициент перед водой в уравнении реакции. В данном случае, его нет. Но мы можем заметить, что в HNO3 уже есть водород, который идет на воду. Каждая молекула HNO3 содержит 1 молекулу воды, поэтому 3 молекулы HNO3 создадут 3 молекулы воды. Также, каждая молекула Fe3O4 поставляет 3 молекулы H2O, поэтому у нас есть 5 * 3 = 15 молекул воды. Но заметим, что 1 молекула воды не участвует в реакции, поэтому у нас будет 15 - 1 = 14 молекул воды.
3) Чему равен эквивалент окислителя? Ответ: Д) 232/3.
Эквивалент окислителя - это количество вещества, окисляющего агента, переданное при окислительно-восстановительной реакции. Чтобы найти его, мы смотрим на количество атомов железа в Fe3O4 и атомов железа в Fe3+. Fe3O4 содержит 12 атомов железа (4 частицы Fe3+ и 8 атомов железа), а Fe3+ содержит 4 атома железа. Таким образом, эквивалент окислителя равен 12 / 4 = 3. Но у нас есть 5 молекул Fe3O4, поэтому общий эквивалент окислителя равен 5 * 3 = 15. Однако у нас есть 6 молекул HNO3, поэтому эти 15 эквивалентов окислителя разделены на 6 молекул HNO3, что равно 15 / 6 = 2.5. Таким образом, эквивалент окислителя равен 232/3.
Тип реакции - соединение