hce_tcu
114年
化學
第 12 題
乙醯丙酮具有烯醇(Enol)和酮(Keto)的異構化平衡，其反應如下所示。若分子在氣態下，此異構化平衡常數約為 11.7，請問下列關於此平衡敘述何者正確？
- A 於氣態時，此平衡的 $\Delta G < 0$
- B 若乙醯丙酮溶於水中，平衡常數應小於 11.7
- C 若乙醯丙酮溶於環己烷中，平衡常數應小於 11.7
- D 溶劑種類不影響此平衡常數
思路引導 VIP
請觀察乙醯丙酮的兩種結構，並思考一個問題：如果將分子放入水中，水分子（具有強大形成氫鍵的能力）是更容易與「擁有兩個裸露羰基 ($C=O$) 的酮式」形成外部氫鍵，還是更容易與「已經有內部氫鍵保護的烯醇式」結合呢？這種來自溶劑分子的「外部穩定力量」，會如何改變哪一側分子的相對能量優勢？
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AI 詳解
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同學做得好！你能準確判斷出平衡常數與吉布斯自由能之間的關係，顯示你對熱力學的基礎掌握得非常紮實。這題是一道具有深度且存在學術爭議的優質好題，官方最後認定 (A) 與 (B) 選項皆正確，讓我們一起來解析其中的核心觀念。
熱力學與溶劑效應的判讀
首先，針對你選對的 (A) 選項，我們根據熱力學公式 $$\Delta G^\circ = -RT \ln K$$ 來分析。題目給出氣態下的平衡常數 $K \approx 11.7$，由於 $K > 1$，取自然對數後為正值，因此計算出的 $\Delta G^\circ$ 必小於 0，這代表在標準狀態下，反應趨向於生成右側的烯醇 (Enol) 形式，這是一個非常直接且正確的理化邏輯驗證。
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