15. Perché avvengono le reazioni chimiche #95996

Per ciascuna delle seguenti frasi, indica se è vera o falsa.

A:

In un sistema isolato una trasformazione spontanea aumenta o lascia invariata l'entropia.

B:

In un sistema isolato, la variazione di entropia ΔS dopo una trasformazione è sempre maggiore di zero.

C:

L'entropia totale dell'universo è in continuo aumento.

D:

Le trasformazioni non spontanee sono sempre impossibili.

E:

Il principio dell'aumento dell'entropia serve a spiegare le trasformazioni in cui non vale il principio di conservazione dell'energia.

Vero o falso

Completa le frasi seguenti scegliendo l'espressione corretta nell'elenco sottostante.
Il frigorifero può essere considerato un ________ nel quale un fenomeno ________ avviene a spese di un altro fenomeno ________. Infatti per ottenere il trasferimento di ________ dall'interno del frigorifero alla stanza occorre una trasformazione che fornisca ________: per esempio la ________ del metano che avviene nelle centrali elettriche e che serve per fornire l'energia elettrica che fa funzionare il ________ del frigorifero. L'interno del frigorifero ________ e la parete esterna accanto alla serpentina ________.

Posizionamento

Indica quali, tra le frasi seguenti, sono corrette.

A:

L'entropia delle sostanze gassose dipende soltanto dalla temperatura.

B:

Durante i passaggi di stato l'entropia di una sostanza resta costante perché la temperatura non cambia.

C:

Allo zero assoluto l'entropia di una sostanza cristallina pura vale zero.

D:

L'entropia non è collegata alla struttura particellare della materia.

E:

A seguito dell'ebollizione l'aumento di entropia di una sostanza è maggiore di quello che si misura a seguito della fusione.

Scelta multipla

Indica fra le seguenti affermazioni l'unica corretta.

A:

Il brinamento provoca un aumento di entropia nell'ambiente.

B:

Durante la solidificazione aumentano i modi in cui si può disperdere l'energia del sistema.

C:

Nella condensazione di un vapore si ha una diminuzione di entropia sia del sistema sia dell'ambiente.

D:

La fusione provoca un aumento di entropia nell'ambiente.

E:

Durante l'evaporazione diminuiscono i modi in cui si può disperdere l'energia del sistema.

Scelta multipla

Osserva la figura e indica fra le affermazioni le due sbagliate.

A:

La figura mostra una reazione in cui si ha una diminuzione di entropia del sistema.

B:

La figura mostra una reazione in cui viene prodotta una sostanza gassosa.

C:

Se in una reazione da reagenti allo stato condensato si forma almeno un prodotto gassoso l'entropia del sistema aumenta sicuramente.

D:

La figura mostra una reazione sicuramente endotermica dato che si forma un prodotto gassoso.

E:

La figura mostra una reazione in cui i reagenti sono sostanze allo stato condensato.

Scelta multipla

Indica quali, tra le frasi seguenti, sono vere.

A:

Una trasformazione in un sistema chiuso può avvenire sicuramente se determina un aumento dell'entropia del sistema.

B:

Una trasformazione in un sistema chiuso può avvenire sicuramente se la somma ΔS_sist + ΔS_amb è maggiore di zero.

C:

Durante l'ebollizione si ha ΔS_sist 0.

D:

Se una trasformazione determina ΔS_sist < 0 e ΔS_amb < 0 si può affermare con certezza che non può avvenire.

E:

Nel passaggio di stato da ghiaccio a acqua si verifica che ΔS_sist > 0 e ΔS_amb < 0.

Scelta multipla

Il principio di conservazione dell'energia è ________ a spiegare perché molte trasformazioni sono spontaneamente non invertibili. Bisogna infatti riferirsi alla ________ dell'energia. Nel diciannovesimo secolo gli sviluppi degli studi di termodinamica portarono a definire una nuova grandezza di stato, che misura la dispersione della energia; questa grandezza fu chiamata ________ ed è collegata al ________ assorbito o ceduto da un sistema. Si tratta di una grandezza estensiva e si misura in ________.

Completamento chiuso

Il ________ liberato o assorbito dal sistema determina la variazione di entropia dell'ambiente (ΔS_amb). In una reazione chimica esotermica l'energia termica ________ dalla reazione viene ceduta all'ambiente e produce ________ di entropia dell'ambiente, come per esempio succede in tutte le reazioni di combustione. Al contrario nelle trasformazioni ________ l'entropia ________ diminuisce.

Completamento chiuso

Considera la seguente equazione di reazione e poi indica fra le affermazioni sottostanti l'unica corretta.

2 NO(g) + O₂(g) → 2 NO₂(g) + q

A:

Nella reazione ΔS_sist e ΔS_amb hanno lo stesso segno.

B:

Si tratta di una reazione endotermica.

C:

È una reazione favorita da una diminuzione di temperatura.

D:

Nella reazione si ha ΔS_sist > 0.

E:

Nella reazione si ha ΔS_amb< 0.

Scelta multipla

Completa le frasi seguenti scegliendo l'espressione corretta nell'elenco sottostante.
Una grandezza ________ particolarmente utile per prevedere se una trasformazione può avvenire o no è l'________ e si indica con il simbolo ________. Essa è collegata a ________ (entalpia) , S (________) e T (temperatura assoluta) dalla relazione G=H-T·S. Per una reazione in cui ________ e temperatura dei reagenti sono uguali a quelle dei prodotti la relazione diventa ΔG=ΔH-T·ΔS. Perché una trasformazione possa avvenire ΔG deve essere minore di zero.

Posizionamento

Considera le reazioni rappresentate dalle seguenti equazioni e poi indica fra le affermazioni sottostanti l'unica sbagliata.

1) 2 C(s) + O₂(g) → 2 CO(g) + q

2) N₂O₅(s) + q → 2 NO₂(g) + ½ O₂(g)

3) C₆H₁₂O₆(s) → 2 C₂H₅OH(l) + 2 CO₂(g) + q

4) CaCO₃(s) + q → CaO(s) + CO₂(g)

A:

Le reazioni 1 e 3 avvengono sempre.

B:

Le reazioni 1 e 4 determinano entrambe un aumento di entropia dell'ambiente.

C:

Le reazioni 2 e 4 sono endotermiche.

D:

La reazione 2 determina un aumento dell'entropia del sistema, ma non di quella dell'ambiente.

E:

Nella reazione 4 le particelle dei prodotti sono in grado di disperdere energia più che quelle dei reagenti.

Scelta multipla

Indica se ciascuna affermazione è vera o falsa.

A:

Nella reazione 2 H₂O(l) + O₂(g) + q → 2 H₂O₂(l) si ha ΔS_sist < 0.

B:

Nella reazione 2 H₂O(l) + O₂(g) + q → 2 H₂O₂(l) si ha ΔS_amb > 0.

C:

La reazione 2 H₂O(l) + O₂(g) + q → 2 H₂O₂(l) è impossibile.

D:

La reazione NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g) + q può avvenire.

E:

Tutte le reazioni impossibili sono endotermiche.

Vero o falso

Osserva la seguente equazione di reazione e poi indica l'affermazione sbagliata.

2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(g) + q

A:

Il ΔG è sicuramente negativo.

B:

Il ΔS_amb risulta positivo.

C:

Il ΔH è negativo.

D:

Il ΔS_sist è negativo.

E:

Si tratta di una reazione di combustione.

Scelta multipla

Gibbs stabilì che l'________ del sistema nei processi spontanei ________ sempre. Una trasformazione ha sicuramente luogo quando ΔS>0 e ________: in questo caso la relazione ΔG = ΔH − T·ΔS risulta sempre minore di zero. ΔG risulta invece sicuramente positivo quando ________ e ΔH>0. Se ΔS>0 e ΔH>0, affinché la reazione possa avvenire il valore della ________ diventa determinante.

Completamento chiuso

Considera la seguente equazione di reazione e i relativi valori di ΔH°_f e S°, poi indica fra le affermazioni l'unica corretta.

Pb(s) + CuO(s) → PbO(s) + Cu(s)

ΔH°_f (kJ/mol)
Pb(s): 0
CuO(s): −157
PbO(s): −217
Cu(s): 0

S° (kJ/mol⋅K)
Pb(s): 0,0648
CuO(s): 0,0435
PbO(s): 0,0687
Cu(s): 0,0333

A:

I valori di ΔH° e quello di ΔS° hanno segno opposto.

B:

Il valore di ΔS° risulta positivo.

C:

È una reazione sicuramente possibile a temperatura ambiente.

D:

A 25°C il valore di ΔG è positivo.

E:

Il valore di ΔH° risulta positivo.

Scelta multipla

Una reazione che non è possibile ad alta temperatura può diventare possibile a bassa temperatura?

A:

Sì, se ΔH<0 e ΔS<0.

B:

Sì, se ΔH>0 e ΔS<0.

C:

Sì, se ΔH0.

D:

Sì, se ΔH>0 e ΔS>0.

E:

No, una reazione che non è possibile ad alta temperatura non può mai diventare possibile a bassa temperatura.

Scelta multipla

Considera la seguente equazione di reazione e, in base ai valori di ΔH°_f e S° delle sostanze coinvolte, indica fra le affermazioni l'unica sbagliata.

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(s)

ΔH°_f (kJ/mol)
CaCO₃(s): -1207
CaO(s): -635
CO₂(s): -394

S° (kJ/mol⋅K)
CaCO₃(s): 0,0929
CaO(s): 0,0398
CO₂(s): 0,214

A:

Il valore di ΔH° è positivo.

B:

Il valore di ΔG° è positivo.

C:

La reazione diventa possibile solo se la temperatura è molto minore di quella ambiente.

D:

Il valore di ΔS° è positivo.

E:

A temperatura ambiente la reazione è impossibile.

Scelta multipla

Per produrre l'idrogeno a livello industriale si effettua una reazione che è descritta dalla seguente equazione:

CH₄(g) + H₂O(g) + q → CO(g) + 3 H₂(g)

In base a queste informazioni quale affermazione è sicuramente sbagliata?

A:

La reazione si effettua a temperature elevate per aumentare la resa.

B:

Nel processo industriale il ΔG della reazione è sicuramente negativo.

C:

La reazione è possibile sempre.

D:

La reazione è endotermica.

E:

La reazione avviene con aumento dell'entropia del sistema.

Scelta multipla

Sulla base di figura ed equazione di una delle reazioni che avvengono nell'altoforno, stabilisci se ciascuna affermazione è vera o falsa.

Fe₂O₃(s) + 3 C(s) → 2 Fe(s) + 3 CO(g)

ΔH°_f (kJ/mol)
Fe₂O₃: -824
C: 0
Fe: 0
CO: -111

S° (kJ/mol⋅K)
Fe₂O₃: 0,0874
C: 0,0057
Fe: 0,0273
CO: 0,1979

A:

Il valore di ΔS° è positivo.

B:

Il valore di ΔH° è negativo.

C:

Nella zona a 500 °C la reazione è impossibile.

D:

Nella zona a 1200 °C la reazione è impossibile.

Vero o falso

Il metanolo, CH₃OH, è un importante "intermedio" cioè una sostanza che viene preparata industrialmente in grandi quantità poiché costituisce il reagente per altre preparazioni chimiche.
L'equazione della reazione di sintesi è la seguente:

CO(g) + 2 H2(g) → CH₃OH(g)

Quale delle affermazioni seguenti è sicuramente sbagliata?

A:

Nelle condizioni in cui avviene la reazione si ha ΔG < 0.

B:

Come per tutte le reazioni di sintesi si verifica un ΔH > 0.

C:

La reazione avviene con diminuzione di entropia.

D:

La presenza di un catalizzatore non influenza il valore di ΔG.

E:

La trasformazione raggiunge sicuramente uno stato di equilibrio.

Scelta multipla