Продемонстрируйте, что реакция между муравьиним альдегидом и пероксидом водорода с образованием муравьиной кислоты

Для демонстрации, что реакция между муравьиним альдегидом (HCHO) и пероксидом водорода (H2O2) является реакцией второго порядка, нам необходимо рассмотреть и проанализировать экспериментальные данные, предоставленные в задаче.

Исходя из условия, дано, что через 2 часа после начала реакции осталось 50% исходных реагентов (HCHO и H2O2). Это означает, что концентрации HCHO и H2O2 уменьшились в два раза за указанный период времени. Также известно, что через 2 часа 40 минут концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) снизилась до 0,215 моль/л.

Мы можем использовать данную информацию для определения скорости реакции и порядка реакции.

1. Определим скорость реакции на основе изменения концентрации HCHO и H2O2 за 2 часа:
\(V_0 = \frac{{\Delta[HCHO]}}{{\Delta t}} = \frac{{0.50 - 0.25}}{{2 \, \text{ч}}} = 0.125 \, \text{моль/(л \cdot час)}\)

2. Рассчитаем конечную концентрацию HCOOH, исходя из изменения концентрации за 2 часа 40 минут:
\(\Delta[HCOOH] = 0.50 \, \text{моль/л} - 0.215 \, \text{моль/л} = 0.285 \, \text{моль/л}\)

3. Определим скорость реакции на основе изменения концентрации HCOOH за 2 часа 40 минут:
\(V_t = \frac{{\Delta[HCOOH]}}{{\Delta t}} = \frac{{0.285 \, \text{моль/л}}}{{2.67 \, \text{ч}}} = 0.107 \, \text{моль/(л \cdot час)}\)

4. Теперь, используя полученные значения скорости реакции и концентраций, можем определить порядок реакции.

Второй порядок реакции определяется по следующей формуле:
\(V_t = k \cdot [HCHO]^2 \cdot [H2O2]\)

Подставим известные значения:
\(0.107 \, \text{моль/(л \cdot час)} = k \cdot (0.25 \, \text{моль/л})^2 \cdot (0.25 \, \text{моль/л})\)

Решив уравнение относительно k, получим:
\(k = \frac{{0.107 \, \text{моль/(л \cdot час)}}}{{(0.25 \, \text{моль/л})^2 \cdot (0.25 \, \text{моль/л})}}\)
\(k = 1.712 \, \text{л/(моль \cdot час)}\)

Таким образом, демонстрируя пошаговое решение задачи, мы показали, что реакция между муравьиним альдегидом и пероксидом водорода с образованием муравьиной кислоты и воды является реакцией второго порядка.