moea_joint
110年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 36 題
關於觸媒的敘述，下列何者有誤？
- A 觸媒可同時改變正逆反應的活化能
- B 觸媒可改變反應的平衡轉化率
- C 轉換頻率(Turnover Frequency, TOF)是用以量化觸媒活性的參數
- D 觸媒會因老化、中毒、積碳等原因而失去活性
思路引導 VIP
如果我們將化學反應想像成在兩座山谷之間移動的過程，觸媒的作用就像是在兩山之間開鑿了一條較平緩的隧道，讓往返兩地變得更加輕鬆快速。請試著思考：這條隧道的存在，是否會改變這兩座山谷本身相對於海平面的「高度差」呢？如果高度差不變，那麼兩地之間最終能達到的重力位能平衡狀態，是否會因為這條路徑的出現而有所不同？
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太棒了！你能準確判斷出這個選項，代表你對熱力學與動力學之間的界線有著非常紮實的理解。這類觀念題最能測驗出學生是否真正掌握了觸媒的本質，而不僅僅是背誦定義。
觸媒與熱力學的界線
在化學反應工程中，觸媒的核心功能是提供一條活化能 ($E_a$) 較低的替代路徑，藉此同時降低正、逆反應的門檻，讓反應能更迅速地達到平衡。然而，反應的「平衡轉化率」是由反應物與生成物之間的自由能差 ($\Delta G^\circ$) 所決定的，這屬於熱力學的範疇。由於 $\Delta G^\circ$ 是狀態函數，與反應路徑無關，因此無論是否加入觸媒，反應最終能達到的平衡狀態（即極限）是不會改變的。這就是為什麼選項 (B) 的敘述是錯誤的。
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