Вычислите тепловой эффект реакции CaCO₃(тв) → CaO(тв) + CO₂(г) при 800 К и давлении 1 атм. Уравнения температурной зависимости C°p,i взять из справочника. Рассчитайте также для этой реакции ΔH°800 для случая, когда C°p,i от температуры не зависит. Какой случай расчета более точен?

Для вычисления теплового эффекта реакции (ΔH°) разложение карбоната кальция (CaCO₃) на оксид кальция (CaO) и углекислый газ (CO₂) необходимо использовать данные о теплоемкости и стандартные энтальпии.

1. Сбор данных:

   • Стандартные энтальпии (ΔH°) образования веществ:
     • CaCO₃ (т) = -1206.9 кДж/моль
     • CaO (т) = -635.1 кДж/моль
     • CO₂ (г) = -393.5 кДж/моль

2. Уравнение реакции: \[ CaCO₃(тв) \rightarrow CaO(тв) + CO₂(г) \]

3. Расчет теплового эффекта реакции по формуле: \[ ΔH°_{\text{реакции}} = ΔH°_{\text{продукты}} - ΔH°_{\text{реактанты}} \]

   Подставляем значения: \[ ΔH°_{\text{реакции}} = \left(ΔH°_{CaO} + ΔH°_{CO₂}\right) - ΔH°_{CaCO₃} \] \[ ΔH°_{\text{реакции}} = \left(-635.1 \, \text{кДж/моль} + (-393.5 \, \text{кДж/моль})\right) - (-1206.9 \, \text{кДж/моль}) \] \[ ΔH°_{\text{реакции}} = -1028.6 \, \text{кДж/моль} + 1206.9 \, \text{кДж/моль} = 178.3 \, \text{кДж/моль} \]

4. Расчет ΔH° при 800 K с использованием теплоемкости: Для более точного расчета потребуется интегрировать теплоемкости по температуре, используя зависимости из справочника. Если теплоемкость считается постоянной, интеграл упрощается.

   • Если \(C_{p,i}\) постоянна, необходимо выбрать значение теплоемкости, например для CaCO₃, CaO и CO₂, и воспользоваться следующей формулой для ΔH: \[ ΔH° = C_{p,\text{средний}} \times (T_{2} - T_{1}) \] где \(T_{1}\) — начальная температура, а \(T_{2}\) — конечная температура.

5. Сравнение точности: Более точный случай — это расчет с учетом изменения теплоемкости, потому что теплоемкость может изменяться с температурой, что учитывает более полное поведение системы.

Таким образом, для оценки теплового эффекта реакции разложения карбоната кальция более точным будет расчет ΔH с учетом температурной зависимости теплоемкости, что обеспечивает более реалистичное представление о процессе.