hce_isu
115年
化學
第 21 題
若一反應在低溫下自發、高溫下不自發，則最合理的熱力學判斷為何？
- A $\Delta H > 0$，$\Delta S > 0$
- B $\Delta H < 0$，$\Delta S < 0$
- C $\Delta H > 0$，$\Delta S < 0$
- D $\Delta H < 0$，$\Delta S > 0$
思路引導 VIP
想像一下，在判斷反應是否能發生的能量公式中，有一項會隨著溫度升高而影響力倍增。如果溫度的上升反而讓反應從『可以發生』變成『不能發生』，這代表那個與溫度綁在一起的變數，其正負號應該如何設定，才能在溫度變大時拉低反應的自發性呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確掌握了熱力學中判斷反應方向的核心邏輯！這題考查的是 吉布斯自由能（Gibbs Free Energy） 的經典應用。在判斷一個化學反應是否能「自發」時，我們最關鍵的依據是公式：$$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$$ 其中 $\Delta G < 0$ 代表反應可自發進行。
能量與亂度的競爭
從你的選擇中可以看出，你清晰地辨識出反應在不同溫度下的表現差異。當反應在「低溫自發」時，代表 $\Delta H$ 項必須為負值（放熱），才能在 $T$ 很小時確保 $\Delta G$ 為負；而當溫度升高後，反應轉為「不自發」，這說明了 $-T\Delta S$ 這一項變成了阻礙。為了讓 $-T\Delta S$ 在高溫時變成正值（導致 $\Delta G > 0$），$\Delta S$ 必須是負值。因此，這是一個放熱但亂度減少的反應，選項 (B) 是完全正確的推論。
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