题目
有一个化学反应,在低温下可自发进行,随着温度的升高,自发倾向降低,该反应是( ).A. Delta S > 0,Delta H > 0B. Delta S > 0,Delta H C. Delta S 0D. Delta S
有一个化学反应,在低温下可自发进行,随着温度的升高,自发倾向降低,该反应是( ).
A. $\Delta S > 0$,$\Delta H > 0$
B. $\Delta S > 0$,$\Delta H < 0$
C. $\Delta S < 0$,$\Delta H > 0$
D. $\Delta S < 0$,$\Delta H < 0$
题目解答
答案
D. $\Delta S < 0$,$\Delta H < 0$
解析
步骤 1：理解吉布斯自由能判据
吉布斯自由能判据指出，一个化学反应是否自发进行，取决于吉布斯自由能变化（$\Delta G$）的符号。当$\Delta G < 0$时，反应自发进行；当$\Delta G > 0$时，反应非自发进行；当$\Delta G = 0$时，反应处于平衡状态。吉布斯自由能变化与焓变（$\Delta H$）和熵变（$\Delta S$）的关系为$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$，其中$T$为温度（单位为开尔文）。
步骤 2：分析低温下反应自发进行的条件
在低温下，反应自发进行，即$\Delta G < 0$。根据$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$，低温下$\Delta G < 0$意味着$\Delta H - T\Delta S < 0$。由于温度$T$较低，$T\Delta S$的值也较小，因此$\Delta H$必须小于$0$，即$\Delta H < 0$。同时，为了保证$\Delta G < 0$，$\Delta S$必须小于$0$，即$\Delta S < 0$。
步骤 3：分析温度升高时反应自发倾向降低的条件
随着温度的升高，反应自发倾向降低，即$\Delta G$的值逐渐接近$0$或变为正数。根据$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$，当温度$T$升高时，$T\Delta S$的值增大。由于$\Delta H < 0$，为了使$\Delta G$的值逐渐接近$0$或变为正数，$\Delta S$必须小于$0$，即$\Delta S < 0$。因此，$\Delta H < 0$和$\Delta S < 0$是温度升高时反应自发倾向降低的条件。
吉布斯自由能判据指出，一个化学反应是否自发进行，取决于吉布斯自由能变化（$\Delta G$）的符号。当$\Delta G < 0$时，反应自发进行；当$\Delta G > 0$时，反应非自发进行；当$\Delta G = 0$时，反应处于平衡状态。吉布斯自由能变化与焓变（$\Delta H$）和熵变（$\Delta S$）的关系为$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$，其中$T$为温度（单位为开尔文）。
步骤 2：分析低温下反应自发进行的条件
在低温下，反应自发进行，即$\Delta G < 0$。根据$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$，低温下$\Delta G < 0$意味着$\Delta H - T\Delta S < 0$。由于温度$T$较低，$T\Delta S$的值也较小，因此$\Delta H$必须小于$0$，即$\Delta H < 0$。同时，为了保证$\Delta G < 0$，$\Delta S$必须小于$0$，即$\Delta S < 0$。
步骤 3：分析温度升高时反应自发倾向降低的条件
随着温度的升高，反应自发倾向降低，即$\Delta G$的值逐渐接近$0$或变为正数。根据$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$，当温度$T$升高时，$T\Delta S$的值增大。由于$\Delta H < 0$，为了使$\Delta G$的值逐渐接近$0$或变为正数，$\Delta S$必须小于$0$，即$\Delta S < 0$。因此，$\Delta H < 0$和$\Delta S < 0$是温度升高时反应自发倾向降低的条件。