Крокодил Гена и Чебурашка проводили реакцию 0.006 моль оксида азота (II) с 0.010 молями кислорода в сосуде объёмом 0.5 л. Через 10 минут концентрация оксида азота (IV) в реакционной смеси составляла 0.006 М. Определите среднюю скорость реакции, количества каждого из реагирующих веществ в итоговой смеси и выход реакции.

Для определения средней скорости реакции можно использовать формулу:

v = ΔC/Δt

где v - скорость реакции, ΔC - изменение концентрации реагентов за промежуток времени Δt.

Из условия задачи известно, что реакция происходит между оксидом азота (II) и кислородом:

2NO + O2 → 2NO2

Первоначально было 0.006 моль оксида азота (II) и 0.010 моль кислорода, а объем сосуда составлял 0.5 л. Таким образом, начальная концентрация оксида азота (II) была:

C(NO) = n(NO)/V = 0.006 моль / 0.5 л = 0.012 М

А начальная концентрация кислорода:

C(O2) = n(O2)/V = 0.010 моль / 0.5 л = 0.020 М

Через 10 минут концентрация оксида азота (IV) в реакционной смеси составляла 0.006 М. Это означает, что за это время концентрация оксида азота (II) уменьшилась на величину:

ΔC(NO) = C(NO) - C(NO2) = 0.012 М - 0.006 М = 0.006 М

А концентрация кислорода уменьшилась на величину:

ΔC(O2) = C(O2) - 0 = 0.020 М - 0 = 0.020 М

Из уравнения реакции видно, что для образования 2 моль оксида азота (IV) необходимо 1 моль кислорода. Таким образом, количество кислорода, участвующего в реакции, полностью расходуется, а количество оксида азота (II), участвующего в реакции, уменьшается вдвое.

Итоговая концентрация оксида азота (II) после реакции будет равна:

C'(NO) = C(NO) - ΔC(NO) = 0.012 М - 0.006 М = 0.006 М

А концентрация оксида азота (IV) будет равна:

C(NO2) = 0.006 М

Таким образом, средняя скорость реакции будет равна:

v = ΔC/Δt = 0.006 М / 10 мин = 0.0006 М/мин

Выход реакции можно определить как отношение количества полученного продукта к количеству наиболее ограничивающего реагента. В данном случае наиболее ограничивающим реагентом является кислород, так как он расходуется полностью. Таким образом, количество полученного оксида азота (IV) будет равно половине количества использованного оксида азота (II):

n(NO2) = 0.5 * n(NO) = 0.5 * 0.006 моль = 0.003 моль

Масса полученного оксида азота (IV) будет равна:

m(NO2) = n(NO2) * M(NO2) = 0.003 моль * 46 г/моль = 0.138 г

Выход реакции будет равен:

yield = m(NO2) / (n(O2) * M(O2)) = 0.138 г / (0.010 моль * 32 г/моль) = 0.43 или 43%