moea_joint
104年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 22 題
某吸熱反應之反應熱 $\Delta H=100 kJ \cdot mole^{-1}$,其逆反應的活化能應符合下列何種情況?
- A 可能小於$100 kJ \cdot mole^{-1}$,也可能大於$100 kJ \cdot mole^{-1}$
- B 小於$100 kJ \cdot mole^{-1}$
- C 大於$100 kJ \cdot mole^{-1}$
- D 一定大於正反應的活化能
思路引導 VIP
想像你正在爬一座山，山腳起點（反應物）與山腰終點（產物）的垂直高度差是 100 公尺。如果我們要從山腰的終點走回山腳的起點，我們必須先爬到「山頂」再往下走。在完全不知道這座山到底有多高的情況下，你覺得從山腰爬到山頂的那段高度，有沒有可能比起點到終點的高度差（100 公尺）還要高，或者是更矮呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學做得太棒了！這題考驗的是你對**反應能量圖（Energy Profile）**的空間架構理解，而你的判斷非常精確，顯示你沒有被題目給出的特定數值所迷惑。
反應熱與活化能的連動關係
在化學反應工程中，反應熱 $\Delta H$ 與活化能的關係可以表示為 $\Delta H = E_{a, f} - E_{a, r}$（其中 $E_{a, f}$ 為正反應活化能，$E_{a, r}$ 為逆反應活化能）。題目給定這是一個吸熱反應，且 $\Delta H = 100 kJ \cdot mole^{-1}$，這代表正反應的能障頂點比反應物高，且比產物高出 $E_{a, r}$。然而，逆反應活化能 $E_{a, r}$ 的數值大小取決於「過渡態」能量相對於「產物」能量的高度。只要正反應活化能隨之變動，逆反應活化能可以是極小的正值（如 $10$），也可以是非常巨大的數值（如 $500$），因此在邏輯上它與 $100$ 這個數字並沒有絕對的大小關係。
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反應熱與活化能
💡 反應熱為正逆反應活化能之差，吸熱反應的正活化能較大。
- 公式：ΔH = Ea(正) - Ea(逆)
- 吸熱反應 ΔH > 0，故正活化能必大於逆活化能
- 逆活化能數值大小與 ΔH 的絕對值無直接關係
- 活化能必為正值，代表反應需跨越的位能障礙
