题目
108. 一个由气相变为凝聚相的化学反应在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中哪一个是正确的:A. ΔS 体 > 0, ΔS 环 B. ΔS 体 0C. ΔS 体 D. ΔS 体 > 0, ΔS 环 = 0
108. 一个由气相变为凝聚相的化学反应在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中哪一个是正确的:
A. ΔS 体 > 0, ΔS 环 < 0
B. ΔS 体 < 0, ΔS 环 > 0
C. ΔS 体 < 0, ΔS 环 = 0
D. ΔS 体 > 0, ΔS 环 = 0
题目解答
答案
B. ΔS 体 < 0, ΔS 环 > 0
解析
考查要点:本题主要考查化学反应自发性的判断,涉及熵变(ΔS)的概念及其在恒温恒容条件下的计算。
解题核心思路:
- 体系熵变(ΔS体):气相变为凝聚相时,分子有序性增加,ΔS体 < 0。
- 环境熵变(ΔS环):反应放热(气相→凝聚相通常放热),环境吸收热量,ΔS环 = Q环 / T = -Q体 / T(Q体为体系释放的热量,Q环为环境吸收的热量)。
- 总熵变(ΔS总):需满足ΔS总 = ΔS体 + ΔS环 > 0,结合上述两点推导正确选项。
关键分析步骤
-
判断体系熵变(ΔS体)
气相分子自由度高,凝聚相分子排列有序,因此ΔS体 < 0。 -
判断环境熵变(ΔS环)
- 气相→凝聚相为放热过程,体系释放热量(Q体 > 0)。
- 环境吸收热量(Q环 = -Q体 < 0),但环境熵变为:
$\Delta S_{\text{环}} = \frac{Q_{\text{环}}}{T} = \frac{-Q_{\text{体}}}{T}$
由于Q体 > 0,故ΔS环 > 0。
-
总熵变判断
总熵变为:
$\Delta S_{\text{总}} = \Delta S_{\text{体}} + \Delta S_{\text{环}}$
若ΔS体 < 0且ΔS环 > 0,需满足ΔS总 > 0,此时反应自发进行。
选项分析
- A. ΔS体 > 0, ΔS环 < 0:体系熵增加与反应类型矛盾,排除。
- B. ΔS体 < 0, ΔS环 > 0:符合分析,可能正确。
- C. ΔS体 < 0, ΔS环 = 0:总熵变为负,无法自发,排除。
- D. ΔS体 > 0, ΔS环 = 0:体系熵增加与反应类型矛盾,排除。
综上,正确答案为B。