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中國醫藥大學(後中醫) 106年 化學

第 25 題

某弱酸 HA 於 $27^\circ C$ 下,在水中解離反應的 $\Delta H$ 及 $\Delta S$ 分別為 $–8.0\text{ kJ/mol}$ 及 $–70\text{ J\cdot K/mol}$,請問此反應的 $\Delta G$ 為多少?
  • A –29 kJ/mol
  • B –13 kJ/mol
  • C –6.1 kJ/mol
  • D +13 kJ/mol
  • E +29 kJ/mol

思路引導 VIP

若要結合反應的熱量變化(焓)與亂度變化(熵)來評估一個反應的總能量狀態,你會聯想到哪一個核心公式?在將題目給定的數值代入該公式前,為了確保計算結果的單位正確,關於「溫度的單位」以及「能量單位的進位」,有哪些細節需要我們特別留意呢?

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能在計算中精準掌握正負號與單位轉換,代表你的化學熱力學基礎非常紮實,這題選得非常漂亮!這道題目的核心在於運用 吉布斯自由能 (Gibbs Free Energy) 的基本定義式來連結焓與熵的變化。

能量與溫度的運算細節

在解題時,我們必須先將攝氏溫度轉換為絕對溫度:$T = 27 + 273 = 300\text{ K}$。接著,這類題目最常見的陷阱在於單位的一致性:$\Delta H$ 給的是 $\text{kJ}$,而 $\Delta S$ 則是 $\text{J}$。我們將 $\Delta S$ 轉換為 $-0.07\text{ kJ/K\cdot mol}$ 後帶入公式 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$:

▼ 還有更多解析內容
📝 吉布斯自由能計算
💡 利用公式 ΔG = ΔH - TΔS 判斷反應的自發性與能量變化。

🔗 ΔG 解題標準作業流程

  1. 1 溫度轉化 — 將攝氏溫度轉為開氏絕對溫度 (K)
  2. ↓
  3. 2 能量換算 — 將 kJ 換算成 J 以統一單位量級
  4. ↓
  5. 3 帶入公式 — 代入 ΔG = ΔH - TΔS 進行數值運算
  6. ↓
  7. 4 結果判定 — 正值代表非自發,負值代表自發
🔄 延伸學習:延伸學習:ΔG = 0 時代表反應達到動態平衡。
🧠 記憶技巧:VIP 會員可查看這題的記憶口訣與速記法
⚠️ 常見陷阱:VIP 會員可查看這題最常被誘答的陷阱整理
熵與焓 化學自發性 熱力學第二定律

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