В процесс получения никеля в промышенности возможно использование реакции угля с оксидом никеля (2) C+NiO- Ni +CO. Теплота, необходимая для осуществления процесса, обеспечивается…

Давайте разберём задачу шаг за шагом:

Дано:

• Реакция: C + NiO → Ni + CO
• Энтальпии образования:
  • ΔH°f(NiO) = -240 кДж/моль
  • ΔH°f(CO) = -111 кДж/моль
  • ΔH°f(CO₂) = -394 кДж/моль
• Масса полученного никеля: 885 кг
• Атомный вес никеля (Ar(Ni)) = 59
• Нужно найти, сколько углерода потребуется, кг.

Шаг 1. Определим мольный вес никеля

\[ M_{Ni} = 59 \text{ г/моль} \]

Шаг 2. Посчитаем, сколько моль никеля получим из 885 кг

\[ \text{Моль никеля} = \frac{885\,000\,\text{г}}{59\,\text{г/моль}} \approx 15\,000\,\text{моль} \]

Шаг 3. Определим теплоту реакции (ΔH реакции) для получения 1 моль Ni:

Реакция:
C + NiO → Ni + CO

По энтальпиям образования: \[ \Delta H_{реакции} = \Delta H_{f}(\text{продукты}) - \Delta H_{f}(\textобычные исходные вещества) \]

Исходные:

• C (углерод в твердом виде, стандартные условия): ΔH°f = 0
• NiO: ΔH°f = -240 кДж/моль Продукты:
• Ni (металл): ΔH°f = 0 (стандарт для элементов в стандартных состояниях)
• CO: ΔH°f = -111 кДж/моль

Тогда: \[ \Delta H_{реакции} = [0 + (-111)] - [0 + (-240)] = -111 + 240 = +129\, \text{кДж} \]

Это означает, что реакция поглощает 129 кДж энергии на один моль Ni, т.к. реакция идет с положительным ΔH — нужна подача тепла.

Шаг 4. Рассчитаем количество тепла, необходимое для получения 15 000 моль Ni

\[ Q = 15\,000\,\text{моль} \times 129\,\text{кДж/моль} = 1\,935\,000\,\text{кДж} \]

Шаг 5. Определим, сколько углерода необходимо для получения этого тепла через горение

Горение углерода: \[ C + O_2 → CO_2 \]

Энтальпия горения: \[ \Delta H_{горения} (C) = -394\, \text{кДж/моль} \]

Это — тепловой эффект при сгорании 1 моль углерода; выделяется 394 кДж. В нашем случае нам нужно тепло для реакции, которое поглощается, — его надо обеспечить с помощью сгорания углерода.

Поскольку горение углерода — exothermic процесс, а тепловая энергия выделяется при сгорании, то для подачи в реакцию энергии: \[ \text{Модуль: } 394\, \text{кДж/моль} \]

Чтобы получить 1,935,000 кДж, потребуется: \[ n_{C} = \frac{Q}{\Delta H_{горения}} = \frac{1\,935\,000\,\text{кДж}}{394\,\text{кДж/моль}} \approx 4914\, \text{моль} \]

Шаг 6. Переводим моли углерода в массу

Молярный вес C = 12 г/моль \[ \text{Масса C} = 4914\, \text{моль} \times 12\, \text{г/моль} \approx 58\,968\, \text{г} \approx 59\, \text{кг} \]

Итог:

Для получения 885 кг никеля потребуется примерно 59 кг углерода.

Ответ: 59 кг

Если нужно, я могу подготовить более короткое или более подробное объяснение.