Номер 7, страница 268 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 57. Тепловые эффекты химических реакций. Глава 6. Теоретическое описание химических реакций - номер 7, страница 268.

Условие.

7. Попробуйте объяснить, с каким свойством азота связан тот факт, что оксиды азота (кроме высшего оксида $N_2O_5$) — эндотермические соединения.

Решение.

Решение 2.

7. Решение

Тот факт, что оксиды азота (за исключением высшего оксида $N_2O_5$) являются эндотермическими соединениями, связан с одним из ключевых свойств молекулярного азота ($N_2$) — чрезвычайной прочностью его молекулы.

1. Атомы в молекуле азота $N_2$ соединены очень прочной тройной ковалентной связью ($N \equiv N$). Энергия диссоциации (разрыва) этой связи очень велика и составляет $945$ кДж/моль. Это одна из самых прочных связей среди всех двухатомных молекул.

2. Образование оксидов азота происходит в результате реакции между азотом и кислородом. Для того чтобы эта реакция произошла, необходимо сначала разорвать связи в исходных молекулах, то есть в $N_2$ и $O_2$. Разрыв связи $N \equiv N$ требует огромных затрат энергии.

3. Затем, при образовании молекул оксидов, например, $NO$ или $NO_2$, формируются новые связи между атомами азота и кислорода. При образовании этих связей энергия выделяется.

4. Ключевой момент заключается в энергетическом балансе: энергия, которая выделяется при образовании связей $N-O$ в оксидах, оказывается меньше, чем энергия, которую необходимо затратить на разрыв чрезвычайно прочной тройной связи в $N_2$ (и двойной связи в $O_2$).

В результате общий тепловой эффект реакции образования оксидов азота из простых веществ является положительным ($\Delta H > 0$), что означает, что для их образования необходимо поглощение энергии извне. Такие соединения и называются эндотермическими. Они термодинамически менее стабильны, чем исходные простые вещества (азот и кислород), и при определенных условиях могут разлагаться с выделением энергии.

Высший оксид азота $N_2O_5$ является исключением. В его случае суммарная энергия, выделяющаяся при образовании большого числа связей с кислородом (азот находится в высшей степени окисления +5) и при формировании кристаллической решетки (для твердого $N_2O_5$), оказывается достаточной, чтобы перекрыть затраты энергии на разрыв связей в $N_2$ и $O_2$. Поэтому процесс его образования является экзотермическим.

Ответ: Эндотермичность большинства оксидов азота обусловлена высокой прочностью тройной связи в молекуле азота $N_2$. Энергетические затраты на разрыв этой связи превышают энергию, которая выделяется при образовании связей между азотом и кислородом в молекулах оксидов.