Номер 9, 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 9, страница 30.

Условие.

9. Определите тепловой эффект реакции разложения 1 моль известняка, если при образовании 10 г карбоната кальция из оксида кальция и углекислого газа выделяется 16 кДж теплоты.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(CaCO_3)_{обр} = 10 \text{ г}$

$Q_{выд} = 16 \text{ кДж}$ (при образовании 10 г $CaCO_3$)

$n(CaCO_3)_{разл} = 1 \text{ моль}$

$m(CaCO_3)_{обр} = 10 \text{ г} = 0.01 \text{ кг}$
$Q_{выд} = 16 \text{ кДж} = 16000 \text{ Дж}$

Найти:

$Q_{разл}$ - тепловой эффект реакции разложения 1 моль известняка.

Решение:

1. Запишем реакцию образования карбоната кальция (известняка) из оксида кальция и углекислого газа:

$CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3$

2. По условию, при образовании 10 г карбоната кальция выделяется 16 кДж теплоты. Найдем, какой тепловой эффект соответствует образованию 1 моль карбоната кальция. Для этого сначала рассчитаем молярную массу $CaCO_3$ и количество вещества в 10 г.

Молярная масса карбоната кальция ($CaCO_3$):

$M(CaCO_3) = M(Ca) + M(C) + 3 \cdot M(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

Количество вещества ($n$) в 10 г $CaCO_3$:

$n(CaCO_3) = \frac{m}{M} = \frac{10 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

3. Составим пропорцию, чтобы найти теплоту, выделяющуюся при образовании 1 моль $CaCO_3$ ($Q_{обр}$):

При образовании $0.1 \text{ моль}$ $CaCO_3$ выделяется $16 \text{ кДж}$ теплоты.

При образовании $1 \text{ моль}$ $CaCO_3$ выделяется $x \text{ кДж}$ теплоты.

$x = \frac{1 \text{ моль} \cdot 16 \text{ кДж}}{0.1 \text{ моль}} = 160 \text{ кДж}$

Таким образом, термохимическое уравнение реакции образования 1 моль $CaCO_3$ выглядит так:

$CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + 160 \text{ кДж}$

4. Нас просят найти тепловой эффект реакции разложения 1 моль известняка. Реакция разложения является обратной по отношению к реакции образования:

$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$

Согласно закону Лавуазье-Лапласа, тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции. Так как реакция образования является экзотермической (теплота выделяется, $Q > 0$), то реакция разложения будет эндотермической (теплота поглощается, $Q < 0$).

$Q_{разл} = -Q_{обр} = -160 \text{ кДж}$

Термохимическое уравнение реакции разложения:

$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2 - 160 \text{ кДж}$

Ответ: тепловой эффект реакции разложения 1 моль известняка составляет -160 кДж.