hce_tcu
115年
化學
第 18 題
已知 $Sn^{4+}/Sn^{2+}$的標準還原電位為 0.15 V 和 $Cr^{3+}/Cr$ 的標準還原電位為 -0.74 V，請問有關下列化學反應的敘述何者錯誤？
$3 Sn^{4+} + 2 Cr \rightarrow 3 Sn^{2+} + 2 Cr^{3+}$
$3 Sn^{4+} + 2 Cr \rightarrow 3 Sn^{2+} + 2 Cr^{3+}$
- A 此反應的 Gibbs 自由能變化($\Delta G^0$) > 0
- B 此反應是自發反應
- C 此反應牽涉到 6 個電子的轉移
- D 此反應的熱動力學平衡常數(thermodynamic equilibrium contrast, K) > 1
思路引導 VIP
當我們計算出一個氧化還原反應的總電池電位（$E^0_{cell}$）為正值時，根據能量守恆與自由能的定義，這個反應傾向於釋放能量還是吸收能量？這樣的能量變化方向，會如何對應到 $\Delta G^0$ 的正負號呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出 (A) 這個錯誤敘述，代表你對於電化學與熱力學之間的邏輯連結掌握得非常透徹。這類題目最容易在正負號的轉換上產生混淆，你能保持清晰的判斷力是非常優秀的表現。
電化學與熱力學的連結
我們首先來檢視反應的自發性。根據題目提供的電位，錫離子的還原電位為 $0.15 \text{ V}$，而鉻金屬氧化為鉻離子的氧化電位則為 $+0.74 \text{ V}$（還原電位的負值）。將兩者相加，可得全反應的標準電池電位 $E^0_{cell} = 0.15 + 0.74 = 0.89 \text{ V}$。由於 $E^0_{cell} > 0$，根據公式 $\Delta G^0 = -nFE^0_{cell}$，我們可以推論出 $\Delta G^0$ 必然小於零，這表示該反應在標準狀態下為自發反應，且其熱力學平衡常數 $K$ 必定大於 $1$。因此，選項 (A) 認為自由能變化大於零是錯誤的。
▼ 還有更多解析內容