28. A mixture of hydrogen and chlorine remains unreacted until it is exposed to ultraviolet light from a burning magnesium strip. Then the following reaction occurs very rapidly.

H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCI(g)

△G=-45.54 kJ

△H=-44.12 kJ

△S=-4.76 J/K 

Select the statement below that best explains this behavior.
(A) The reactants are thermodynamically more stable than the products.
(B) The reaction has a small equilibrium constant.
(C) The ultraviolet light raises the temperature ofthe system and makes the reaction more favorable.
(D) The negative value forAS slows down the reaction.
(E) The reaction is spontaneous, but the reactants are kinetically stable.

這題的關鍵在於區分「反應會不會發生（熱力學）」與「反應發生的速度快慢（動力學）」。

1. 熱力學判斷（自發性）： 題目給定 ΔG∘=−45.54 kJ。因為 ΔG<0（吉布斯自由能為負值），這在熱力學上代表該反應在當前溫度下是自發反應（Spontaneous reaction），平衡常數 K>1，產物在熱力學上比反應物更穩定。

2. 動力學判斷（反應速率）： 雖然反應傾向於發生，但在常溫常兔下將 H2​ 和 Cl2​ 混合，它們卻「保持不反應（remains unreacted）」。這是因為該反應具有極高的活化能（Activation Energy, Ea​）。在沒有外加能量時，分子碰撞的能量不足以跨越這個能障，因此反應速率趨近於零，這在動力學上稱為動力學穩定（Kinetically stable）或處於亞穩態（Metastable）。

3. 紫外線（UV Light）的角色： 當照到燃燒鎂帶的紫外線時，高能量的光子提供了足夠的能量，讓 Cl2​ 的共價鍵斷裂產生氯自由基（Cl⋅），從而啟動了自由基鏈反應（Chain reaction）。這等於是越過了活化能障礙，使反應得以「非常迅速地（very rapidly）」進行。

   • (A) 錯誤：因為 ΔG<0，產物（HCl）的自由能比反應物低，所以在熱力學上是產物更穩定，而非反應物。

   • (B) 錯誤：根據自由能與平衡常數的關係式 ΔG∘=−RTlnK，當 ΔG∘ 為負值時，lnK 為正值，代表平衡常數 K 其實很大，反應非常傾向於向右進行。

   • (C) 錯誤：紫外線的主要功能是提供光子能量來「打斷化學鍵（引發自由基）」，而不是靠「提升系統溫度」來讓反應變有利。況且此反應的 ΔS<0，根據 ΔG=ΔH−TΔS，提高溫度反而會使 −TΔS 變成正值，進而使 ΔG 變大（變得較不利）。

   • (D) 錯誤：ΔS（熵變化量）是熱力學函數，決定平衡的方向與自發性，它無法決定或減緩反應的速率（速率是由活化能與反應機制作主導）。

   • (E) 正確：完全符合前述分析。ΔG<0 說明它是自發的；平時不反應說明反應物具有動力學上的穩定性（活化能高）。

   正確答案：(E)