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
本题考查化学反应自发性的判断,核心在于理解吉布斯自由能变化(ΔG)与温度(T)的关系。关键点在于分析不同ΔH(焓变)和ΔS(熵变)组合下,ΔG随温度变化的趋势。题目中反应在低温自发、高温不自发,说明ΔG在低温为负,高温为正,需找到符合此变化的ΔH和ΔS符号组合。
关键公式与条件分析
- 吉布斯自由能公式:
$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$
当$\Delta G < 0$时,反应自发进行。 - 题目条件:
- 低温下$\Delta G < 0$(自发)
- 高温下$\Delta G > 0$(不自发)
选项逐一分析
选项D($\Delta S < 0$,$\Delta H < 0$)
- 低温时:$\Delta H$为负且绝对值较大,$T\Delta S$为负(因$\Delta S < 0$),故$-T\Delta S$为正。此时$\Delta G = \Delta H + (-T\Delta S)$,$\Delta H$的负值主导,$\Delta G < 0$,反应自发。
- 高温时:$T$增大,$-T\Delta S$的正值增大,抵消$\Delta H$的负值,导致$\Delta G > 0$,反应不自发。
符合题目条件。
其他选项排除
- 选项B($\Delta S > 0$,$\Delta H < 0$):$\Delta G$始终为负,反应在任何温度下均自发,与题意矛盾。
- 选项A($\Delta S > 0$,$\Delta H > 0$):低温时$\Delta G > 0$,高温时$\Delta G < 0$,与题意相反。
- 选项C($\Delta S < 0$,$\Delta H > 0$):$\Delta G$始终为正,反应不自发。