Номер 66, страница 300 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.66. Какие из перечисленных реакций протекают с увеличением энтропии?

$1) 2\mathrm{Na}(\mathrm{тв})+{\mathrm{Cl}}_2(\mathrm{г}) = 2\mathrm{NaCl}(\mathrm{тв})$

$2) 2{\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5(\mathrm{r}) = 4{\mathrm{NO}}_2(\mathrm{r})+{\mathrm{O}}_2(\mathrm{г})$

$3) 2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2(\mathrm{ж}) = 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{ж})+{\mathrm{O}}_2(\mathrm{г})$

$4) 3{\mathrm{O}}_2(\mathrm{г}) = 2{\mathrm{O}}_3(\mathrm{г})$

Энтропия ($S$) является мерой неупорядоченности или хаоса системы. Реакции протекают с увеличением энтропии ($ΔS > 0$), если в результате реакции возрастает степень беспорядка. Общие правила для качественной оценки изменения энтропии:

• Энтропия вещества в газообразном состоянии значительно выше, чем в жидком, а в жидком — выше, чем в твердом: $S_{газ} \gg S_{жидк} > S_{тв}$.
• При увеличении числа молей газообразных веществ в ходе реакции энтропия системы возрастает.
• При уменьшении числа молей газообразных веществ в ходе реакции энтропия системы уменьшается.

Проанализируем каждую реакцию:

1) $2Na(тв) + Cl_2(г) = 2NaCl(тв)$

В этой реакции из одного моля газообразного вещества ($Cl_2$) и двух молей твердого вещества ($Na$) образуется два моля твердого вещества ($NaCl$). Происходит уменьшение количества газообразных веществ в системе. Изменение числа молей газа $Δn_{газ} = n_{продукты} - n_{реагенты} = 0 - 1 = -1$. Так как газ расходуется, а образуется только твердое вещество, беспорядок в системе уменьшается. Следовательно, энтропия уменьшается ($ΔS < 0$).

Ответ: реакция протекает с уменьшением энтропии.

2) $2N_2O_5(г) = 4NO_2(г) + O_2(г)$

В этой реакции все вещества находятся в газообразном состоянии. В левой части уравнения 2 моля газа, а в правой — $4 + 1 = 5$ молей газа. Изменение числа молей газа $Δn_{газ} = 5 - 2 = 3$. Так как число молей газообразных веществ увеличивается, неупорядоченность системы возрастает. Следовательно, энтропия увеличивается ($ΔS > 0$).

Ответ: реакция протекает с увеличением энтропии.

3) $2H_2O_2(ж) = 2H_2O(ж) + O_2(г)$

В этой реакции из жидкого пероксида водорода образуется жидкая вода и газообразный кислород. Появление газообразного продукта, обладающего значительно большей энтропией по сравнению с жидкостью, приводит к общему увеличению неупорядоченности системы. Изменение числа молей газа $Δn_{газ} = 1 - 0 = 1$. Следовательно, энтропия увеличивается ($ΔS > 0$).

Ответ: реакция протекает с увеличением энтропии.

4) $3O_2(г) = 2O_3(г)$

В этой реакции все вещества находятся в газообразном состоянии. В левой части уравнения 3 моля газа, а в правой — 2 моля газа. Изменение числа молей газа $Δn_{газ} = 2 - 3 = -1$. Так как число молей газообразных веществ уменьшается, неупорядоченность системы уменьшается. Следовательно, энтропия уменьшается ($ΔS < 0$).

Ответ: реакция протекает с уменьшением энтропии.

Таким образом, с увеличением энтропии протекают реакции 2 и 3.