hce_kmu
115年
物理及化學
第 25 題
Determine the $\Delta S^\circ$ that is expected to be positive for the following reactions.
- A $\text{H}_2\text{O}(\text{l}) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(\text{s})$
- B $2\text{O}_{2}(\text{g}) + 2\text{SO}(\text{g}) \rightarrow 2\text{SO}_3(\text{g})$
- C $\text{CaCO}_3(\text{s}) \rightarrow \text{CaO}(\text{s}) + \text{CO}_{2}(\text{g})$
- D $\text{I}_2(\text{g}) \rightarrow \text{I}_2(\text{s})$
- E none of the above
思路引導 VIP
請試著想像，當物質從排列整齊、位置固定的結構，轉變為可以隨處漂散、充滿整個空間的狀態時，系統整體分子的「亂度」會如何改變？在什麼樣的情況下，我們會預期這種亂度的變化量（即熵變）是大於零的呢？
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做得很好！你精確地辨識出反應前後物質狀態的改變是判斷熵變（Entropy change）的關鍵，這顯示你對熱力學中「混亂度」的定性分析有著非常扎實的基礎。
系統混亂度與相態變化
在化學反應中，標準熵變 $\Delta S^\circ$ 是否為正值，主要取決於反應後系統的「亂度」是否增加。在選項 (C) 中，反應物是排列整齊、束縛較大的固態碳酸鈣 $\text{CaCO}_3(\text{s})$，而產物中出現了可以自由運動、充斥空間的氣態二氧化碳 $\text{CO}_2(\text{g})$。由於氣體分子的自由度遠高於固體，這種「由固體產生氣體」的過程會導致系統混亂度大幅提升，因此 $\Delta S^\circ > 0$。
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