Номер 8, страница 132 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 27. Обзор металлических элементов А-групп. Глава VI. Металлы - номер 8, страница 132.

Условие.

8. Какое количество теплоты потребуется для разложения 8 кг известняка, массовая доля примесей в котором 5%? Термохимическое уравнение

$\text{CaCO}_3(\text{тв}) = \text{CaO}(\text{тв}) + \text{CO}_2(\text{г}) - 177,650 \text{ кДж}$

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{известняка} = 8 \text{ кг}$
$w_{примесей} = 5\% = 0.05$
Термохимическое уравнение: $CaCO_3(тв) = CaO(тв) + CO_2(г) - 177,650 \text{ кДж}$

Найти:

$Q$ - ?

Решение:

1. Термохимическое уравнение показывает, что для разложения 1 моль твердого карбоната кальция ($CaCO_3$) требуется 177,650 кДж теплоты. Это эндотермическая реакция, так как теплота поглощается (указано знаком минус в продуктах реакции, что эквивалентно $\Delta H = +177,650 \text{ кДж/моль}$).

2. Известняк — это горная порода, состоящая в основном из карбоната кальция, но содержащая примеси. Найдем массу чистого $CaCO_3$ в 8 кг известняка.

Массовая доля чистого карбоната кальция в известняке составляет:
$w(CaCO_3) = 100\% - w_{примесей} = 100\% - 5\% = 95\% = 0.95$

Теперь вычислим массу чистого $CaCO_3$, который подвергается разложению:
$m(CaCO_3) = m_{известняка} \times w(CaCO_3) = 8 \text{ кг} \times 0.95 = 7.6 \text{ кг}$

3. Рассчитаем молярную массу карбоната кальция ($CaCO_3$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(Ca) \approx 40$, $Ar(C) \approx 12$, $Ar(O) \approx 16$.
$M(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \times Ar(O) = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \text{ г/моль}$

Для удобства расчетов переведем молярную массу в кг/моль:
$M(CaCO_3) = 100 \text{ г/моль} = 0.1 \text{ кг/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) $CaCO_3$ в 7.6 кг:
$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{7.6 \text{ кг}}{0.1 \text{ кг/моль}} = 76 \text{ моль}$

5. Зная, что на разложение 1 моль $CaCO_3$ требуется 177,650 кДж теплоты, составим пропорцию и найдем общее количество теплоты ($Q$), необходимое для разложения 76 моль $CaCO_3$:

$1 \text{ моль } CaCO_3 \text{ --- } 177.650 \text{ кДж}$
$76 \text{ моль } CaCO_3 \text{ --- } Q \text{ кДж}$

$Q = n(CaCO_3) \times 177.650 \text{ кДж/моль} = 76 \text{ моль} \times 177.650 \text{ кДж/моль} = 13501.4 \text{ кДж}$

Ответ: для разложения 8 кг известняка потребуется 13501,4 кДж теплоты.