材料熱力學

設在1000℃下,4/3 Al + O₂ → 2/3 Al₂O₃ 的ΔG°為 −850 kJ/mol,4/3 Cr + O₂ → 2/3 Cr₂O₃ 的ΔG°為 −530 kJ/mol(都是每1 mol O₂)。2/3 Cr₂O₃ + 4/3 Al → 2/3 Al₂O₃ + 4/3 Cr 的ΔG°與反應進行方向的組合,下列何者正確?所有物質都視為純物質。

  1. A−320 kJ/mol,朝鋁還原Cr₂O₃的方向進行
  2. B+320 kJ/mol,與式相反,朝鉻還原Al₂O₃的方向進行
  3. C−1380 kJ/mol,朝鋁還原Cr₂O₃的方向進行
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正確答案:A. −320 kJ/mol,朝鋁還原Cr₂O₃的方向進行

所求的反應是Al₂O₃的生成式減去Cr₂O₃的生成式,O₂會消去。ΔG° = (−850) − (−530) = −320 kJ/mol 為負,因此朝鋁還原Cr₂O₃而生成金屬鉻的方向進行。這對應於Ellingham圖中Al₂O₃的直線位於Cr₂O₃直線的下方,也是以鋁熱法製造金屬鉻的原理。+320 kJ/mol 是把相減的順序弄反而搞錯正負號的值,由於Al₂O₃比較穩定,鉻不會還原Al₂O₃。−1380 kJ/mol 是把2個ΔG°相加的值。

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