國營聯招 化工製程化工熱力學、化學反應工程學109 年第 19 題單選題考點:理想溶液混合自由能考點:混合方向性符號判斷
於25°C時,將0.4莫耳的A液與0.6莫耳的B液混合,若混合液為理想溶液,則混合前後自由能 ΔG 變化多少卡(cal)?
A-398.5正確答案
B398.5
C-16.4
D16.4
A正確答案
理想溶液混合自由能ΔG_mix = RT Σ nᵢ ln xᵢ,代入25℃、x_A=0.4、x_B=0.6計算得負值約-398.5 cal
逐選項解析
A-398.5理想溶液混合自由能✓ 正確
ΔG_mix = RT(n_A ln x_A + n_B ln x_B) = 1.987×298.15×(0.4×ln0.4 + 0.6×ln0.6) = 592.0×(0.4×(-0.9163)+0.6×(-0.5108)) = 592.0×(-0.3665-0.3065) = 592.0×(-0.6730) ≈ -398.5 cal,混合為自發過程故ΔG為負值
B398.5混合方向性符號判斷✕ 易錯陷阱
數值正確但符號錯誤。理想溶液混合過程為自發過程(ΔG<0),混合自由能必為負值,正值398.5表示非自發,與熱力學原理矛盾
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