термохимическое уравнение реакции разложения известняка CaCO3=CaO+CO2-157кДж сколько теплоты затрачивается на разложение 1 кг известняка
Цель задачи: понять, как посчитать теплоту, затрачиваемую на разложение известняка CaCO3 на CaO и CO2 на основе термохимического уравнения.
Данные задачи: CaCO3 → CaO + CO2, ΔH°rxn = -157 kJ за 1 моль CaCO3. (Замечание: в термохимии разложение это обычно endothermic и ΔH° положительно примерно +178 kJ/mol; здесь дано значение 157 kJ/mol и знак минус. Ниже приведён расчет по данному данным, а отдельно отмечен диапазон с учётом стандартной величины.)
- Молярная масса CaCO3
- Ca ≈ 40,1 г/моль
- C ≈ 12,0 г/моль
- O3 ≈ 3 × 16,0 = 48,0 г/моль Итого М(CaCO3) ≈ 40,1 + 12,0 + 48,0 = 100,1 г/моль ≈ 100 г/моль.
- Количество молей в 1 кг известняка
- 1 кг = 1000 г
- n = 1000 г / 100,1 г/моль ≈ 9,99 ≈ 10 моль.
- Теплота, затрачиваемая на разложение 1 кг
По данным задачи: 1 моль CaCO3 требует или отдаёт 157 kJ (для разложения нужно ввести энергию). Если взять абсолютную величину как теплоемкость процесса, то: E = n × 157 kJ/моль ≈ 9,99 моль × 157 kJ/моль ≈ 1570 kJ ≈ 1,57 МДж.
Важное примечание по знаку: разложение кальцита обычно эндотермическое (энергия требуется для разрыва связей). Поэтому в стандартной справке ΔH°rxn обычно положительно ≈ +178 kJ/моль. Если использовать стандартное значение +178 kJ/моль, получаем: E ≈ 9,99 моль × 178 kJ/моль ≈ 1778 kJ ≈ 1,78 МДж.
Итого:
- При заданном вами данных (мольная теплота 157 kJ и знак минус как в задаче): примерно 1,57 МДж тепла нужно затратить на разложение 1 кг известняка.
- При стандартном значении разложения CaCO3 (примерно +178 kJ/моль): примерно 1,78 МДж.
Коротко об объяснении:
- Разложение CaCO3 идет по рецепту: 1 моль вещества разлагается на 1 моль CaO и 1 моль CO2.
- Теплота процесса пропорциональна количеству прошедших молей: чем больше известно в граммах, тем больше молей и тем больше энергии требуется/выделяется.
- Пересчёт массы в моли и умножение на теплоту в расчётной величине даёт итоговую энергозатрату.
