单选题
422.根据熵的物理意义,下列过程中系统的熵增大的是[ ]。
A
水蒸气冷凝成水
B
乙烯聚合成聚乙烯
C
气体在催化剂表面吸附
D
盐酸溶液中的HC1挥发的气体
答案解析
正确答案:D
解析:
**解析:**
熵($S$)是衡量系统微观状态混乱度或无序程度的物理量。一般来说,物质的聚集状态越无序,熵值越大。对于同一种物质,其熵值大小关系通常为:气态 ($S_g$) > 液态 ($S_l$) > 固态 ($S_s$)。此外,气体分子数增加的过程通常伴随着熵增,而气体分子数减少或气体被束缚的过程通常伴随着熵减。
我们逐一分析各个选项:
* **A. 水蒸气冷凝成水**
* 过程:$H_2O(g) \rightarrow H_2O(l)$
* 分析:这是由气态变为液态的过程。气体分子运动自由度高、混乱度大,而液体分子相对有序。因此,该过程系统的混乱度降低,**熵减小** ($\Delta S < 0$)。
* **B. 乙烯聚合成聚乙烯**
* 过程:$n CH_2=CH_2(g) \rightarrow -[CH_2-CH_2]_n-(s/l)$
* 分析:这是由许多小分子气体聚合成为大分子固体(或高粘度液体)的过程。反应前是大量独立运动的气体分子,反应后变成了长链高分子,运动自由度大幅受限,且通常伴随相态从气态到固态/液态的转变。因此,系统的混乱度显著降低,**熵减小** ($\Delta S < 0$)。
* **C. 气体在催化剂表面吸附**
* 过程:气体分子 $\rightarrow$ 吸附态分子
* 分析:气体分子在空间中可以自由移动,具有较大的平动熵。当气体被吸附在催化剂表面时,分子的运动受到限制(主要局限于表面振动或二维移动),自由度减少,有序性增加。因此,该过程**熵减小** ($\Delta S < 0$)。
* **D. 盐酸溶液中的 HCl 挥发成气体**
* 过程:$HCl(aq) \rightarrow HCl(g)$
* 分析:这是溶质从液相(溶液)进入气相的过程。在溶液中,HCl 分子(或离子)受到溶剂水分子的包围和相互作用,运动受限;而在气态下,HCl 分子在广阔的空间内自由运动,混乱度极大增加。由液态/溶解态变为气态,系统的**熵增大** ($\Delta S > 0$)。
**结论:**
综上所述,只有选项 D 的过程导致系统的熵增大。
**正确答案:D**
相关知识点:
熵增过程的几种情况记
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