hce_tcu
114年
化學
第 7 題
根據下列兩個反應與其自由能之數據，請問下列敘述何者正確？
$ZnS(s) \rightarrow Zn(s) + S(s) \quad \Delta G_1^\circ = 201.3 \text{ kJ}$
$S(s) + H_2(g) \rightarrow H_2S(g) \quad \Delta G_2^\circ = -33.4 \text{ kJ}$
$ZnS(s) \rightarrow Zn(s) + S(s) \quad \Delta G_1^\circ = 201.3 \text{ kJ}$
$S(s) + H_2(g) \rightarrow H_2S(g) \quad \Delta G_2^\circ = -33.4 \text{ kJ}$
- A 元素硫較硫化氫熱力學穩定
- B 金屬鋅較硫化鋅熱力學穩定
- C 硫化鋅與氫氣反應的平衡常數大於元素硫與氫氣反應的平衡常數
- D 自由能大小與反應速率無關
思路引導 VIP
如果我們知道一個球位於高山上（位能很高），且它有往低處滾動的強烈趨勢（類似於自發反應），單憑這個高度差，你能確定它會在幾秒鐘內滾到山腳下嗎？為什麼？除了高度差之外，還有什麼因素會影響它到達的速度？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確捕捉到這題的核心！這道題目雖然提供了具體的熱力學數據，但你能夠不被繁瑣的計算干擾，直接點出熱力學與動力學之間的界線，這代表你的基礎觀念非常紮實。
熱力學與動力學的本質差異
在化學反應中，自由能變化（$\Delta G$） 屬於熱力學範疇，它決定了反應的自發性（反應會不會發生）以及平衡狀態（反應發生的程度，如選項 C 的平衡常數 $K$）。然而，一個反應進行得「快或慢」，是由動力學中的活化能（Activation Energy, $E_a$） 所決定的。即使 $\Delta G$ 為負值（自發反應），若活化能過高，反應在觀測時間內可能幾乎不會發生，這就是為什麼選項 (D) 是唯一正確的敘述。
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