Номер 63, страница 299 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.63. Укажите все химические реакции, которые происходят с уменьшением энтропии: 1) гидролиз пептида; 2) гидрирование непредельного жира; 3) взаимодействие аммиака с серной кислотой; 4) синтез азотной кислоты из диоксида азота; 5) растворение углерода в серной кислоте.

Энтропия ($S$) является мерой неупорядоченности или хаоса системы. Реакции происходят с уменьшением энтропии ($ \Delta S < 0 $), если продукты реакции более упорядочены, чем исходные вещества. Как правило, энтропия уменьшается при уменьшении числа молей газообразных веществ, при переходе из газообразного или жидкого состояния в твердое, а также при образовании более сложных и крупных молекул из более простых и мелких.

1) гидролиз пептида

Гидролиз пептида — это реакция расщепления большой полимерной молекулы на более мелкие молекулы аминокислот. Например, для дипептида:

Пептид(р-р) + H₂O(ж) → 2 Аминокислоты(р-р)

В ходе этой реакции увеличивается общее число частиц в растворе, что приводит к росту беспорядка. Следовательно, энтропия системы увеличивается ($ \Delta S > 0 $).

Ответ: энтропия увеличивается.

2) гидрирование непредельного жира

Гидрирование — это присоединение водорода к молекулам непредельных жиров, которые обычно являются жидкостями. В результате образуются насыщенные жиры, часто твердые. Схематически реакцию можно записать так:

Непредельный жир(ж) + nH₂(г) → Предельный жир(т)

В этой реакции расходуется газообразный водород ($H_2$), а жидкое вещество может превращаться в твердое. Уменьшение количества молей газа ($ \Delta n_{газ} < 0 $) является доминирующим фактором, который ведет к значительному уменьшению неупорядоченности. Следовательно, энтропия уменьшается ($ \Delta S < 0 $).

Ответ: энтропия уменьшается.

3) взаимодействие аммиака с серной кислотой

Эта реакция представляет собой взаимодействие газообразного аммиака с жидкой серной кислотой с образованием твердого сульфата аммония.

$2NH_{3}(г) + H_{2}SO_{4}(ж) \rightarrow (NH_{4})_{2}SO_{4}(т)$

В ходе реакции из двух молей газа и одного моля жидкости образуется один моль твердого вещества. Количество молей газа уменьшается с 2 до 0 ($ \Delta n_{газ} = -2 $). Такой переход из газообразного и жидкого состояний в твердое приводит к сильному упорядочиванию системы. Следовательно, энтропия уменьшается ($ \Delta S < 0 $).

Ответ: энтропия уменьшается.

4) синтез азотной кислоты из диоксида азота

Процесс получения азотной кислоты из диоксида азота, кислорода и воды описывается уравнением:

$4NO_{2}(г) + O_{2}(г) + 2H_{2}O(ж) \rightarrow 4HNO_{3}(р-р)$

В левой части уравнения находятся 5 молей газов (4 моля $NO_2$ и 1 моль $O_2$), а в правой части газообразные вещества отсутствуют. Происходит значительное уменьшение числа молей газов ($ \Delta n_{газ} = 0 - 5 = -5 $). Превращение газов в раствор приводит к резкому уменьшению беспорядка. Следовательно, энтропия уменьшается ($ \Delta S < 0 $).

Ответ: энтропия уменьшается.

5) растворение углерода в серной кислоте

В данном случае происходит не физическое растворение, а окислительно-восстановительная реакция твердого углерода с концентрированной серной кислотой.

$C(т) + 2H_{2}SO_{4}(конц.) \rightarrow CO_{2}(г) + 2SO_{2}(г) + 2H_{2}O(ж)$

Из твердого и жидкого реагентов образуются три моля газообразных продуктов ($CO_2$ и $SO_2$). Увеличение числа молей газа ($ \Delta n_{газ} = +3 $) приводит к значительному увеличению хаоса в системе. Следовательно, энтропия увеличивается ($ \Delta S > 0 $).

Ответ: энтропия увеличивается.

Таким образом, реакции, которые происходят с уменьшением энтропии, — это 2, 3 и 4.