Сколько теплоты необходимо для разложения 2 кг карбоната кальция? с деталями ответа

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся следующие данные:

Молярная масса карбоната кальция (CaCO3) равна 100,09 г/моль.
Уравнение реакции разложения карбоната кальция выглядит следующим образом:
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)

Шаг 1: Найдем количество вещества карбоната кальция (n) в молях, используя массу и молярную массу:

Масса = 2 кг = 2000 г
Молярная масса CaCO3 = 100,09 г/моль

$$n=\frac{\text{{масса}}}{\text{{молярная масса}}}=\frac{2000}{100,09}\approx 19,98\text{{моль}}(\text{{округлим до }}20\text{{моль}})$$

Шаг 2: Теперь мы знаем, что каждый моль карбоната кальция разлагается, образуя один моль оксида кальция и один моль углекислого газа. Таким образом, в данной задаче будет разложено 20 моль карбоната кальция.

Шаг 3: Чтобы найти количество теплоты (Q), необходимое для разложения 20 моль карбоната кальция, мы воспользуемся тепловым эффектом реакции. В данном случае, мы будем использовать образование оксида кальция и выделение углекислого газа. Так как реакция не происходит при постоянном давлении, нам нужно использовать тепловой эффект образования.

Тепловой эффект образования (ΔHф) оксида кальция равен -635,1 кДж/моль, а тепловой эффект образования (ΔHф) углекислого газа равен -393,5 кДж/моль.

Шаг 4: Найдем количество теплоты (Q), используя тепловые эффекты образования:
Учитывая, что каждая моль карбоната кальция разлагается на одну моль оксида кальция и одну моль углекислого газа, мы можем вычислить количество теплоты с использованием следующей формулы:

$$Q=n\times \mathrm{\Delta }H{ф}_{CaO}+n\times \mathrm{\Delta }H{ф}_{CO2}$$

$$Q=20\times (-635,1)+20\times (-393,5)$$

$$Q=-12702кДж+(-7870кДж)\approx -20572кДж$$

Итак, для разложения 2 кг карбоната кальция необходимо приблизительно -20 572 кДж теплоты. Знак минус означает, что реакция является экзоэнергической, то есть выделяет теплоту.