Номер 13, страница 30 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 4. Основы термохимии и химической кинетики - номер 13, страница 30.

Условие.

13. В 1897 г. русский изобретатель Е. С. Фёдоров предложил конструкцию саморазогревающейся консервной банки для тушёнки. У жестяной банки было двойное дно, в которое помещалась негашёная известь и вода. Если повернуть днище, вещества реагировали между собой и выделяющейся теплоты хватало для разогревания продукта. В начале XX в. такие консервы недолгое время изготавливали для русской армии. Составьте уравнение экзотермической реакции между негашёной известью и водой. Рассчитайте, какую массу негашёной извести надо было использовать, если для разогревания банки тушёнки необходимо примерно 15 кДж теплоты, а тепловой эффект этой реакции составляет 65,3 кДж.

Решение.

Решение 2.

Составьте уравнение экзотермической реакции между негашёной известью и водой.

Негашёная известь — это оксид кальция с химической формулой $CaO$. Вода имеет формулу $H_2O$. При их взаимодействии происходит экзотермическая реакция (с выделением тепла), в результате которой образуется гашёная известь — гидроксид кальция, $Ca(OH)_2$. Эта реакция известна как гашение извести.

Тепловой эффект реакции, согласно условию, составляет 65,3 кДж. Это количество теплоты, которое выделяется при реакции 1 моль оксида кальция. Термохимическое уравнение реакции записывается следующим образом:

$CaO_{(тв)} + H_2O_{(ж)} = Ca(OH)_{2(тв)} + 65,3 \text{ кДж}$

Ответ: $CaO + H_2O = Ca(OH)_2 + 65,3 \text{ кДж}$.

Рассчитайте, какую массу негашёной извести надо было использовать, если для разогревания банки тушёнки необходимо примерно 15 кДж теплоты, а тепловой эффект этой реакции составлял 65,3 кДж.

Дано:

Необходимое количество теплоты: $Q_{необх} = 15 \text{ кДж}$
Тепловой эффект реакции (на 1 моль $CaO$): $Q_{реакции} = 65,3 \text{ кДж}$

$Q_{необх} = 15 \times 10^3 \text{ Дж}$
$Q_{реакции} = 65,3 \times 10^3 \text{ Дж}$

Найти:

Массу негашёной извести $m(CaO)$ — ?

Решение:

1. Из термохимического уравнения реакции следует, что при сгорании 1 моль оксида кальция ($CaO$) выделяется 65,3 кДж теплоты. Мы можем составить пропорцию, чтобы найти, какое количество вещества ($n$) оксида кальция необходимо для выделения 15 кДж теплоты:

$1 \text{ моль } CaO \text{ — выделяет } 65,3 \text{ кДж}$
$n(CaO) \text{ моль } CaO \text{ — выделяет } 15 \text{ кДж}$

Из этой пропорции выразим и рассчитаем $n(CaO)$:

$n(CaO) = \frac{1 \text{ моль} \times 15 \text{ кДж}}{65,3 \text{ кДж}} \approx 0,2297 \text{ моль}$

2. Далее найдём молярную массу оксида кальция ($CaO$). Она равна сумме относительных атомных масс кальция ($Ca$) и кислорода ($O$):

$M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40,08 + 16,00 \approx 56 \text{ г/моль}$

3. Теперь мы можем рассчитать массу оксида кальция по формуле $m = n \times M$:

$m(CaO) = n(CaO) \times M(CaO) \approx 0,2297 \text{ моль} \times 56 \text{ г/моль} \approx 12,8632 \text{ г}$

Округлим полученное значение до десятых.

Ответ: для разогревания банки тушёнки надо было использовать примерно 12,9 г негашёной извести.