Олимпиадная задача по химии: При растворении безводного бромида магния в воде выделяется в 9 раз больше теплоты, чем при растворении такой же массы гексагидрата бромида магния. Рассчитайте количество теплоты, которое выделится при образовании 2, 5 г MgBr2 * 6H2О из безводной соли, если теплота гидратации ионов Mg2+ и Вr– составляют соответственно +2635, 8 и - 87, 21 кДж/моль, а энергия кристаллической решетки MgBr2 составляет 2424 кДж/моль. (Энергия кристаллической решетки или энергия структуры – это энергия, необходимая для разъединения твердого тела на отдельные атомы, ионы или молекулы, отнесенная к 1 моль кристаллического вещества, Q( крист. реш. MgBr2) = - 2424 кДж/ моль (Qr = 263, 6 Дж)

Объяснение:

1. Запишем все термохимические уравнения (aq – вода):

MgBr₂(кр.) → Mg²⁺(г.) + 2Br⁻(г.)                      Uрешетки

Mg²⁺(г.) + aq → Mg²⁺(р-р.)                              ΔH⁰гидратации(Mg²⁺) ΔH⁰₁

Br⁻ (г.) + aq → Br⁻(р-р.)                                     ΔH⁰гидратации(Br⁻) ΔH⁰₂

MgBr₂(кр.) + aq → Mg²⁺(р-р.) + 2Br⁻(р-р.)    ΔH⁰растворения(MgBr₂) ΔH⁰₃

MgBr₂·6H₂O(кр.) + aq → Mg²⁺(р-р.) + 2Br⁻(р-р.) ΔH⁰растворения(MgBr₂ ·6H₂O) ΔH⁰₄

MgBr₂ (кр.) + 6H₂O → MgBr₂·6H₂O (кр.) ΔH⁰гидратации(MgBr₂) ΔH⁰₅

2. Согласно следствию из закона Гесса энтальпия растворения безводного бромида:  

ΔH⁰₃ = Uреш. + ΔH⁰₁ + 2ΔH⁰₂ = 2424 + 2635,8 + 2×(-87,21) = 2424 + 2635,8 - 174,42 = 4885,38 кДж/моль  

3. Приняв во внимание, что в условии отношение энтальпий растворения безводной соли и ее кристаллогидрата дано для равных масс, а не количеств вещества, получим:  

ΔH⁰₄ = ΔH⁰₃×М(MgBr₂·6H₂O)/М(MgBr₂)/9 = 4885,38×292/184/9 = 861,43 кДж/моль

4. ΔH⁰₆ = ΔH⁰₃ – ΔH⁰₅ = 4885,38 - 861,43 = 4023,95 кДж/моль  

Q = -ΔH⁰ = -ν(MgBr₂·6H₂O)×ΔH⁰₆ = 2,5/292×4023,95 ≈ 0,213КДж = 213 Дж

Дано:
m(известняка)=3 кг.
ω%(CaCO₃)=80%

m(CaO)-?
1. 1. Определить массу карбоната кальция в 80кг. известняка с массовой долей карбоната кальция 80 %:
ω%=m(в-ва)÷m(смеси)х100%, отсюда m(в-ва)=ω%×m(смеси)÷100%
m(CaCO₃)=ω%CaCO₃)×m(известняка)÷100%= 80%×3кг.÷100%=2,4кг.
2. Определим молярную массу карбоната кальция:
M(CaCO₃)=40+12 + 16 x 3 = 100 кг./кмоль
3.  Определим количество вещества n в 2,4кг.  карбоната кальция:
 n=m÷M      n(CaCO₃)=m(CaCO₃)÷M(CaCO₃)= 2,4кг.÷ 100кг./кмоль=0,024кмоль
4. Запишем уравнение реакции:
CaCO₃ + t = CaO + CO₂↑
5. Анализируем уравнение реакции: по уравнению реакции из 1кмоль карбоната кальция образуется 1 кмоль оксида кальция (негашеной извести),
значит из 0,024кмоль карбоната кальция образуется 0,024кмоль оксида кальция.
 n(CaO)=0,024кмоль
6. Находим молярную массу оксида кальция:
M(CaO)=40+16=56кг./кмоль
7. Находим массу оксида кальция количеством вещества 0,024кмоль:
m=n×M     m(CaO)=0,024кмоль× 56кг./кмоль= 1,344кг. или 1344г.
8. ответ: при разложении 3кг. известняка с массовой долей карбоната кальция
80% образуется 1344г. оксида кальция(негашеной извести.)

В 1 моль в-ва Б сод-я 2/2 = 1 моль атомов C, (2*4)/2 = 4 моль атомов H и (2*2)/2 = 2 моль атомов N;

в 2 моль CO2 сод-я 2*2 = 4 моль атомов O, в 4 моль H2O - 4 моль атомов O, итого 4+4 = 8 моль атомов O;

на сгор-е в-ва Б затр-о 2*3 = 6 моль атомов O, т.о. в 2 моль в-ва Б сод-я 8-6 = 2 моль атомов O, а в 1 моль - соотв-о 1 моль атомов O;

ф-ла в-ва Б - CH4N2O, ей соотв-т минимум 3 в-ва - (NH2)2CO (мочевина/карбамид) и цианат/изоцианат аммония NH4NCO/NH4OCN;

в 1 моль в-ва A сод-я (1*1)/1 = 1 моль атомов N, ((1*1)/1)+((2*1)/1) = 3 моль атомов O, (1*1)/1 = 1 моль атомов C и ((3*1)/1)+((2*1)/1) = 5 моль атомов H;

т.о. ф-ла в-ва A - CH5NO3 или NH4HCO3 (гидрокарбонат аммония).