题目
纯固相反应在热力学上有何特点?为什么固相反应有气体或液体参加时,范特荷夫规则就不适用了?
纯固相反应在热力学上有何特点?为什么固相反应有气体或液体参加时,范特荷夫规则就不适用了?
题目解答
答案
解:一切实际可以进行的纯固相反应,其反应几乎总是放热的,这一规律性的现象称为范特荷夫规则。此规则的热力学基础是因为对纯固相反应而言,反应的熵变△S往往很小以致于趋于零。所以反应自由焓变化△G≈△H。而纯固相反应的热力学必要条件是△G<0,这样△H<0(即放热)的反应才能发生。
对于有液相或气相参与的固相反应,△S可以变得很大,范特荷夫规则不再适用。
解析
步骤 1：纯固相反应的热力学特点
纯固相反应是指反应物和生成物均为固体的化学反应。在热力学上，纯固相反应的特点是反应的熵变（ΔS）通常很小，甚至接近于零。这是因为固体的熵值相对较低，且在固相反应中，熵的变化主要来自于反应物和生成物的结构变化，这种变化通常较小。
步骤 2：范特荷夫规则的适用性
范特荷夫规则指出，一切实际可以进行的纯固相反应，其反应几乎总是放热的。这是因为对于纯固相反应，反应的自由焓变化（ΔG）可以近似等于反应的焓变（ΔH），即ΔG ≈ ΔH。由于纯固相反应的熵变ΔS很小，所以反应的自由焓变化主要由焓变决定。根据热力学，反应能够自发进行的条件是ΔG < 0，因此，对于纯固相反应，ΔH < 0（即放热）的反应才能发生。
步骤 3：范特荷夫规则不适用于有气体或液体参加的固相反应
当固相反应有气体或液体参加时，反应的熵变ΔS可以变得很大。这是因为气体和液体的熵值相对较高，且在反应过程中，熵的变化可能由于相变（如固相变为液相或气相）而变得显著。因此，对于有气体或液体参加的固相反应，反应的自由焓变化ΔG不仅取决于焓变ΔH，还取决于熵变ΔS。在这种情况下，范特荷夫规则不再适用，因为反应的放热性不再是决定反应能否自发进行的唯一因素。
纯固相反应是指反应物和生成物均为固体的化学反应。在热力学上，纯固相反应的特点是反应的熵变（ΔS）通常很小，甚至接近于零。这是因为固体的熵值相对较低，且在固相反应中，熵的变化主要来自于反应物和生成物的结构变化，这种变化通常较小。
步骤 2：范特荷夫规则的适用性
范特荷夫规则指出，一切实际可以进行的纯固相反应，其反应几乎总是放热的。这是因为对于纯固相反应，反应的自由焓变化（ΔG）可以近似等于反应的焓变（ΔH），即ΔG ≈ ΔH。由于纯固相反应的熵变ΔS很小，所以反应的自由焓变化主要由焓变决定。根据热力学，反应能够自发进行的条件是ΔG < 0，因此，对于纯固相反应，ΔH < 0（即放热）的反应才能发生。
步骤 3：范特荷夫规则不适用于有气体或液体参加的固相反应
当固相反应有气体或液体参加时，反应的熵变ΔS可以变得很大。这是因为气体和液体的熵值相对较高，且在反应过程中，熵的变化可能由于相变（如固相变为液相或气相）而变得显著。因此，对于有气体或液体参加的固相反应，反应的自由焓变化ΔG不仅取决于焓变ΔH，还取决于熵变ΔS。在这种情况下，范特荷夫规则不再适用，因为反应的放热性不再是决定反应能否自发进行的唯一因素。