已知只有高温时,铜材表面的红色Cu_2O覆盖层才会消失,其反应为Cu_2O(s)=2Cu(s)+(1)/(2)O_2(g)则在此条件下,该反应的状态函数的改变值,正确的是()A. Delta G 0, Delta H > 0B. Delta G 0, Delta H = 0C. Delta G D. Delta G 0
A. $\Delta G < 0, \Delta S > 0, \Delta H > 0$
B. $\Delta G < 0, \Delta S > 0, \Delta H = 0$
C. $\Delta G < 0, \Delta S = 0, \Delta H < 0$
D. $\Delta G < 0, \Delta S < 0, \Delta H > 0$
题目解答
答案
解析
本题考查化学反应中状态函数改变值($\Delta G$、$\Delta S$、$\Delta H$)的判断,解题思路是根据反应的自发性、熵变和焓变的定义及相关性质来分别分析这三个状态函数的改变值。
1. 分析$\Delta G$(吉布斯自由能变)
根据化学反应自发进行的判据,在恒温恒压下,当$\Delta G<0$时,反应能够自发进行。题目中提到只有在高温时铜材表面的红色$Cu_2O$覆盖层才会消失,说明该反应在高温下是自发进行的,所以$\Delta G < 0$。
2. 分析$\Delta S$(熵变)
熵是衡量体系混乱度的物理量,体系的混乱度越大,熵值越大。对于反应$Cu_2O(s)=2Cu(s)+\frac{1}{2}O_2(g)$,反应前是固体$Cu_2O$,反应后生成了固体$Cu$和气体$O_2$。气体的混乱度远大于固体,所以反应后体系的混乱度增大,即熵增加,因此$\Delta S > 0$。
3. 分析$\Delta H$(焓变)
根据$\Delta G=\Delta H - T\Delta S$,已知$\Delta G < 0$,$\Delta S > 0$,且该反应需要在高温下才能自发进行。当温度$T$较高时,要使$\Delta G=\Delta H - T\Delta S<0$成立,由于$\Delta S>0$,则$\Delta H$必须大于$0$,这样在高温下$T\Delta S$的值足够大,才能保证$\Delta G<0$,所以$\Delta H > 0$。