Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

RJicZ89aACqHR

Ćwiczenie 2

Uzupełnij właściwie schemat i, na przykładzie wody, wyjaśnij, jak entropia układu zależy od stanu skupienia.

RNvNrZfcHFmcW

Przykład zmiany entropii dla wody w trzech stanach skupienia

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wyjaśnij na przykładzie wody, jak entropia układu zależy od stanu skupienia.

R1bAOAfy37TvZ

Odpowiedź:

Woda w postaci lodu w fazie stałej. W tej fazie cząsteczki wody znajdują się w konkretnych, ustalonych pozycjach względem siebie i ich ruch ograniczony jest zaledwie do drobnych oscylacji. Ruch cząsteczek wody jest większy, jeśli analizuje się wodę w postaci ciekłej, ponieważ cząsteczki mogą się swobodnie poruszać względem siebie (w danej objętości cieczy). W fazie gazowej para wodna, związana jest z jeszcze większym wzrostem ruchów cząsteczek pary( gazu) względem siebie. Dlatego zależność entropii w zależności od stanu skupienia jest następująca:

Δ S_{lód} < Δ S_{woda} < Δ S_{parawodna}

Ćwiczenie 3

Oblicz, ile wynosi zmiana standardowej entropii dla podanej reakcji, w odniesieniu do $1$ mola chloru.

2 {Na}_{(s)} + {Cl}_{2}_{(g)} \to 2 {NaCl}_{(s)}

Δ S °_{x} = ?

$Δ S °_{{Cl}_{2}} = 222,97 \frac{J}{mol \cdot K}$
$Δ S °_{Na} = 51,3 \frac{J}{mol \cdot K}$
$Δ S °_{NaCl} = 72,15 \frac{J}{mol \cdot K}$

R14tGKPAFuIDb

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RapammNXCazyC

Ustalamy, że standardową entropię dla tej reakcji będziemy obliczać w odniesieniu do $1$ mola chloru:

Δ S °_{x} = (2 \cdot Δ S °_{NaCl}) - (2 \cdot Δ S °_{Na} - Δ S °_{{Cl}_{2}})

Δ S °_{x} = 264,67 \frac{J}{mol \cdot K}

Ćwiczenie 4

Rq2iVyaMFhoKU

R1OU7s0U0XPsu

R1ByrUDq5KSUM

RwkEz5iVNZwag

Ćwiczenie 5

Oblicz zmianę entropii podczas stopienia $11 g$ lodu w temperaturze $0 ° C$ , wiedząc, że ciepło przemiany wynosi $333,6 \frac{J}{g}$ .

R71wpSkJeALuB

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RSkKDgMzWLKVV

Wzór na zmianę entropii:

Δ S = \frac{Δ H_{topnienia}}{T}

Δ S = \frac{Δ H_{topnienia}}{T}

Δ H = C_{p} \cdot m

Δ S = \frac{333,6 \frac{J}{g} \cdot 11 g}{273 K} = 13,44 \frac{J}{K}

Ćwiczenie 6

Oblicz zmianę entropii, podczas rozprężania $23 g$ tlenu od $10 {dm}^{3}$ do $30 {dm}^{3}$ w temperaturze $25 ° C$ .

W obliczeniach przyjmij, że gaz ten w podanych warunkach ma właściwości gazu doskonałego.

R1SOSOQOZRe5H

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RyahpfORNnWPl

Wzór na zmianę entropii:

Δ S = n \cdot R \cdot \ln (\frac{V_{k}}{V_{p}})

Δ S = n \cdot R \cdot \ln (\frac{V_{k}}{V_{p}})

gdzie:

$V_{k}$ – objętość końcowa;
$V_{p}$ – objętość początkowa;
$R$ – stała gazowa ( $8,31 \frac{J}{mol \cdot K}$ ).

n = \frac{m}{M}

Δ S = \frac{23 g}{32 \frac{g}{mol}} \cdot 8,31 \frac{J}{mol \cdot K} \cdot \ln \frac{30}{10} = 6,56 \frac{J}{K}

Zmiana entropii w opisanym procesie rozprężania gazu wynosiła $6,56 \frac{J}{K}$ .

Ćwiczenie 7

Oblicz, ile wynosi zmiana standardowej entropii dla poniższej reakcji.

2 {CuO}_{(s)} \to 2 {Cu}_{(s)} + O_{2 (g)}

$Δ S °_{CuO} = 42,63 \frac{J}{mol \cdot K}$
$Δ S °_{Cu} = 33,15 \frac{J}{mol \cdot K}$
$Δ S °_{O_{2}} = 215,14 \frac{J}{mol \cdot K}$

Obliczenia przyjmij w stosunku do $1$ mola tlenku miedzi( $II$ ).

R13gRLZkOsNH7

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R1X85kfk70THX

2 \cdot Δ S_{x} = (2 \cdot Δ S °_{{Cu}_{(s)}} + 1 \cdot Δ S °_{O_{2 (g)}}) - 2 \cdot Δ S °_{{CuO}_{(s)}}

2 \cdot Δ S_{x} = (2 \cdot 33,15 \frac{J}{mol \cdot K} + 1 \cdot 205,14 \frac{J}{mol \cdot K}) - 2 \cdot 42,63 \frac{J}{mol \cdot K}

2 \cdot Δ S_{x} = (271,44 \frac{J}{mol \cdot K}) - 85,26 \frac{J}{mol \cdot K}

2 \cdot Δ S_{x} = 186,16 \frac{J}{mol \cdot K}

Δ S_{x} = 93,08 \frac{J}{mol \cdot K}

Zmiana standardowej entropii dla opisanej reakcji wynosi $93,08 \frac{J}{mol \cdot K}$ .

Ćwiczenie 8

Wykonując odpowiednie obliczenia, sprawdź, czy lód ulegnie samorzutnemu roztopieniu się w $(- 10 ° C)$ , czy w $10 ° C$ , wiedząc, że zmiana entropii dla podanej reakcji wynosi $22,1 \frac{J}{K}$ i wiąże się z przekazaniem przez otoczenie $6,00 kJ$ ciepła do układu.

Δ S = Δ S_{układu} + Δ S_{otoczenia}

H_{2} O_{(s)} ⟶ H_{2} O_{(c)}

RwVbKY9Q6Wx62

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R16fQAzkp2yJE

Samorzutność dla podanego procesu można obliczyć poprzez obliczenie zmiany entropii całościowej (wszechświata). Wówczas, jeśli $Δ S > 0$ , to proces jest samorzutny, jeśli $Δ S < 0$ , to proces jest wymuszony.

Δ S_{układu} = 22,1 \frac{J}{K}

Q_{otoczenia} = - 6,00 kJ

Dla $(- 10 ° C)$ , czyli $263,15 K$ .

Δ S = Δ S_{układu} + Δ S_{otoczenia}

Δ S = Δ S_{układu} + \frac{Q_{otoczenia}}{T}

Δ S = 22,1 \frac{J}{K} + (- 6,00 \cdot \frac{10^{3} J}{263,15 K}) = - 0,7 \frac{J}{K}

$Δ S < 0$ , więc topienie nie jest procesem samorzutnym w $- 10 ° C$ .

Dla $10 ° C$ , czyli $283,15 K$ .

Δ S = Δ S_{układu} + Δ S_{otoczenia}

Δ S = Δ S_{układu} + \frac{Q_{otoczenia}}{T}

Δ S = 22,1 \frac{J}{K} + (- 6,00 \cdot \frac{10^{3} J}{283,15 K}) = - 0,9 \frac{J}{K}

$Δ S > 0$ , więc topienie jest procesem samorzutnym w $10 ° C$ .

Film samouczek

Dla nauczyciela