Номер 7, страница 134 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 19. Направление протекания химических реакций. Понятие об энтропии - номер 7, страница 134.

Условие.

7. Сделайте предположения об изменении энтропии (увеличении или уменьшении) в следующих процессах:

а) кристаллизация расплава олова;

б) диссоциация хлорида натрия в растворе;

в) газификация угля;

г) испарение этанола.

Решение.

Решение 2.

Энтропия ($\text{S}$) является мерой неупорядоченности или хаотичности системы. Изменение энтропии ($\Delta S$) в ходе процесса показывает, насколько изменилась степень беспорядка. В общем случае, энтропия возрастает при переходе вещества из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное (например, твердое → жидкое → газообразное), при увеличении числа частиц в системе, при растворении твердых веществ и при увеличении объема системы.

а) кристаллизация расплава олова

Кристаллизация — это процесс перехода вещества из жидкого (расплав) состояния в твердое кристаллическое. В данном случае происходит переход жидкого олова в твердое: $Sn_{(ж)} \rightarrow Sn_{(тв)}$. В жидком состоянии атомы олова движутся хаотично, система является неупорядоченной. В твердом кристаллическом состоянии атомы занимают строго определенные положения в узлах кристаллической решетки, образуя упорядоченную структуру. Таким образом, переход из менее упорядоченного жидкого состояния в более упорядоченное твердое сопровождается уменьшением беспорядка в системе.
Ответ: энтропия уменьшается ($\Delta S < 0$).

б) диссоциация хлорида натрия в растворе

При растворении в воде хлорид натрия, имеющий упорядоченную ионную кристаллическую решетку, диссоциирует на ионы: $NaCl_{(тв)} \rightarrow Na^+_{(водн)} + Cl^-_{(водн)}$. Этот процесс ведет к разрушению жесткой кристаллической структуры и переходу ионов в раствор, где они могут свободно перемещаться. Кроме того, увеличивается общее число частиц в системе (из одной формульной единицы $NaCl$ образуются два иона). Оба фактора — разрушение упорядоченной структуры и увеличение числа частиц — приводят к увеличению неупорядоченности системы.
Ответ: энтропия увеличивается ($\Delta S > 0$).

в) газификация угля

Газификация угля — это процесс превращения твердого угля в горючие газы. Типичная реакция газификации: $C_{(тв)} + H_2O_{(г)} \rightarrow CO_{(г)} + H_2_{(г)}$. В ходе этой реакции твердое вещество (углерод) превращается в газообразные продукты ($\text{CO}$ и $H_2$). Газообразное состояние характеризуется значительно большей степенью беспорядка по сравнению с твердым состоянием, так как молекулы газа движутся хаотично и занимают весь предоставленный объем. Кроме того, в данном примере из одного моля газообразного реагента ($H_2O$) образуется два моля газообразных продуктов ($\text{CO}$ и $H_2$), что также способствует увеличению энтропии.
Ответ: энтропия увеличивается ($\Delta S > 0$).

г) испарение этанола

Испарение — это фазовый переход вещества из жидкого состояния в газообразное: $C_2H_5OH_{(ж)} \rightarrow C_2H_5OH_{(г)}$. В жидком состоянии молекулы этанола находятся близко друг к другу и их движение ограничено. В газообразном состоянии молекулы удалены друг от друга на большие расстояния, движутся хаотично и с большими скоростями. Переход из относительно упорядоченного жидкого состояния в крайне неупорядоченное газообразное состояние всегда сопровождается значительным ростом беспорядка в системе.
Ответ: энтропия увеличивается ($\Delta S > 0$).