Неметалл, схема строения атома которого 2e, 8e, 6e, образует высший оксид "Элемент"O3. Определите массу соли (г), которая образуется при взаимодействии этого оксида массой 80 грамм с избытком гидроксида натрия.
Эффект Мпембы (Парадокс Мпембы) — парадокс, который гласит, что горячая вода при некоторых условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Данный парадокс является экспериментальным фактом, противоречащим обычным представлениям, согласно которым при одних и тех же условиях более нагретому телу для охлаждения до некоторой температуры требуется больше времени, чем менее нагретому телу для охлаждения до той же температуры.
Этот феномен замечали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба установил, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная.
Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое - вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.
После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой. Во всяком случае, уже будучи учеником Мквавской средней школы он задал вопрос профессору Деннису Осборну из университетского колледжа в Дар-Эс-Саламе (приглашенному директором школы прочесть ученикам лекцию по физике) именно по поводу воды: "Если взять два одинаковых контейнера с равными объемами воды так, что в одном из них вода имеет температуру 35°С, а в другом - 100°С, и поставить их в морозилку, то во втором вода замерзнет быстрее. Почему?" Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году они вместе с Мпембой опубликовали результаты своих экспериментов в журнале "Physics Education". С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы.
До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У учёных нет единой версии, хотя существует много. Всё дело в разнице свойств горячей и холодной воды, но пока не понятно, какие именно свойства играют роль в этом случае: разница в переохлаждении, испарении, формировании льда, конвекции или воздействии разжиженных газов на воду при разных температурах.
Парадоксальность эффекта Мпембы в том, что время, в течение которого тело остывает до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разности температур этого тела и окружающей среды. Этот закон был установлен еще Ньютоном и с тех пор много раз подтверждался на практике. В данном же эффекте вода с температурой 100°С остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество воды с температурой 35°С.
Тем не менее, это еще не предполагает парадокс, поскольку эффекту Мпембы можно найти объяснение и в рамках известной физики. Вот несколько объяснений эффекта Мпембы:
Объяснение:
Опыт 1. Осуществление цепочки превращений. MgO + 2HCl ⟶ MgCl2 + H2O MgO + 2H+ + 2Cl- ⟶ Mg2+ + 2Cl- + H2O MgO + 2H+ ⟶ Mg2+ + H2O MgCl2 + 2NaOH ⟶ 2NaCl + Mg(OH)2↓ Mg2+ + 2Cl- + 2Na+ + 2OH- ⟶ 2Na+ + 2Cl- + Mg(OH)2↓ Mg2+ + 2OH- ⟶ Mg(OH)2↓ Mg(OH)2 + H2SO4 ⟶ MgSO4 + 2H2O Mg(OH)2 + 2H+ + SO42- ⟶ Mg2+ + SO42- + 2H2O Mg(OH)2 + 2H+ ⟶ Mg2+ + 2H2O MgSO4 + Na2CO3 ⟶ Na2SO4 + MgCO3↓ Mg2+ + SO42- + 2Na+ + CO32- ⟶ 2Na+ + SO42- + MgCO3↓ Mg2+ + CO32- ⟶ MgCO3↓ Опыт 2. Получение соединений металлов и изучение их свойств. При добавлении щелочи к хлориду железа (II) образуется осадок темно-зеленого цвета: FeCl2 + 2NaOH ⟶ 2NaCl + Fe(OH)2↓ Fe2+ + 2Cl- + 2Na+ + 2OH- ⟶ 2Na+ + 2Cl- + Fe(OH)2↓ Fe2+ + 2OH- ⟶ Fe(OH)2↓ Получим из хлорида железа (II) хлорид железа (III), используя в качестве окислителя пероксид водорода: 2FeCl2 + 2HCl + H2O2 ⟶ 2FeCl3 + 2H2O 2Fe3+ + 4Cl- + 2H+ + 2Cl- + H2O2 ⟶ 2Fe3+ + 6Cl- + 2H2O 2Fe3+ + 2H+ + H2O2 ⟶ 2Fe3+ + 2H2O При добавлении щелочи к хлориду железа (III) образуется осадок рыжего цвета: FeCl3 + 3NaOH ⟶ 3NaCl + Fe(OH)3↓ Fe3+ + 3Cl- + 3Na+ + 3OH- ⟶ 3Na+ + 3Cl- + Fe(OH)3↓ Fe3+ + 3OH- ⟶ Fe(OH)3↓ Опыт 3. Распознавание соединений металлов. 1) Во все пробирки добавить воды. 2) Добавить раствор гидроксида натрия. В пробирках с сульфатом магния и сульфатом цинка образуются осадки: MgSO4 + 2NaOH ⟶ Na2SO4 + Mg(OH)2↓ Mg2+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- ⟶ 2Na+ + SO42- + Mg(OH)2↓ Mg2+ + 2OH- ⟶ Mg(OH)2↓ ZnSO4 + 2NaOH ⟶ Na2SO4 + Zn(OH)2↓ Zn2+ + SO42- + 2Na+ + 2OH- ⟶ 2Na+ + SO42- + Zn(OH)2↓ Zn2+ + 2OH- ⟶ Zn(OH)2↓ При дальнейшем добавлении раствора гидроксида натрия, в пробирки с выпавшими осадками, в одной из пробирок произойдет растворение осадка:
Zn(OH)2 + 2NaOH ⟶ Na2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 2Na+ + 2OH- ⟶ 2Na+ + [Zn(OH)4]-
Zn(OH)2 + 2OH- ⟶ [Zn(OH)4]- В пробирке, где произошло растворение осадка, находился сульфат цинка, а где не растворился осадок – находился сульфат магния. 3) В две пробирки с нераспознанным веществами добавим соляную кислоту, в пробирке с карбонатом кальция будет наблюдаться выделение газа: CaCO3 + 2HCl ⟶ CaCl2 + H2O + CO2↑ CaCO3 + 2H+ + 2Cl- ⟶ Ca2+ + 2Cl- + H2O + CO2↑ CaCO3 + 2H+ ⟶ Ca2+ + H2O + CO2↑ 4) В оставшуюся пробирку (с сульфатом натрия) добавим хлорид бария, выпадет белый осадок: Na2SO4 + BaCl2 ⟶ 2NaCl + BaSO4↓ 2Na+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- ⟶ 2Na+ + 2Cl- + BaSO4↓ Ba2+ + SO42--BaSO4 стрелочка вниз
Этот феномен замечали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба установил, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная.
Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое - вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.
После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой. Во всяком случае, уже будучи учеником Мквавской средней школы он задал вопрос профессору Деннису Осборну из университетского колледжа в Дар-Эс-Саламе (приглашенному директором школы прочесть ученикам лекцию по физике) именно по поводу воды: "Если взять два одинаковых контейнера с равными объемами воды так, что в одном из них вода имеет температуру 35°С, а в другом - 100°С, и поставить их в морозилку, то во втором вода замерзнет быстрее. Почему?" Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году они вместе с Мпембой опубликовали результаты своих экспериментов в журнале "Physics Education". С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы.
До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У учёных нет единой версии, хотя существует много. Всё дело в разнице свойств горячей и холодной воды, но пока не понятно, какие именно свойства играют роль в этом случае: разница в переохлаждении, испарении, формировании льда, конвекции или воздействии разжиженных газов на воду при разных температурах.
Парадоксальность эффекта Мпембы в том, что время, в течение которого тело остывает до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разности температур этого тела и окружающей среды. Этот закон был установлен еще Ньютоном и с тех пор много раз подтверждался на практике. В данном же эффекте вода с температурой 100°С остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество воды с температурой 35°С.
Тем не менее, это еще не предполагает парадокс, поскольку эффекту Мпембы можно найти объяснение и в рамках известной физики. Вот несколько объяснений эффекта Мпембы: