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:

\[Q = n \times \Delta Hф_{CaO} + n \times \Delta Hф_{CO2}\]

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

\[Q = -12 702 кДж + (-7 870 кДж) \approx -20 572 кДж\]

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