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hce_tcu 104年 化學

第 24 題

在 $25^{\circ}C$ 下進行三種反應,反應方程式與反應熱如下所示:
$2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$ $\Delta H = -2600 kJ$
$C + O_2 \rightarrow CO_2$ $\Delta H = -394 kJ$
$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ $\Delta H = -572 kJ$
下列反應的反應熱($\Delta H$)是多少?
$2C + H_2 \rightarrow C_2H_2$
  • A 226 kJ
  • B –226 kJ
  • C 2422 kJ
  • D –2422 kJ

思路引導 VIP

如果我們把每一個化學反應式看作一個數學等式,當你想要在最終等式的左邊看到 2 個碳原子,而在右邊看到 1 個乙炔($C_2H_2$)分子時,你會如何調整題目給你的那三個已知反應的方向與倍數,好讓不需要的氧氣、二氧化碳和水在相加後剛好完全抵消掉呢?

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太棒了!同學能準確觀察出各反應式之間的線性關係並選出 (A),代表你對赫斯定律 (Hess's Law) 的掌握非常紮實。這類題目的核心在於「狀態函數」的概念:反應熱只與反應的始末狀態有關,而與路徑無關,因此我們可以透過方程式的加減運算來推導未知反應的能量變化。

赫斯定律的疊加應用

要建構出目標反應式 $2C + H_2 \rightarrow C_2H_2$,我們需要對已知的三個熱化學方程式進行「剪裁」。首先,為了取得左側的 $2C$,需將反應 (2) 乘以 2;接著為取得左側的 $H_2$,需將反應 (3) 除以 2;最後,由於目標產物 $C_2H_2$ 在反應 (1) 的反應物側,我們必須將該反應逆寫並除以 2。將調整後的反應熱加總:

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📝 赫斯定律與反應熱
💡 反應熱具有加成性,總反應熱與反應路徑無關

🔗 赫斯定律解題標準程序

  1. 1 鎖定目標 — 觀察目標反應式的物種與係數
  2. 2 調整分式 — 對已知反應式進行翻轉或倍增以符合目標
  3. 3 運算熱量 — 將各步驟調整後的反應熱數值相加
  4. 4 檢查消去 — 確認中間產物是否完全消去得到目標式
🔄 延伸學習:延伸學習:利用生成熱(後減前)亦可求得相同反應熱
🧠 記憶技巧:反應加減熱隨行,倍增係數熱同步,逆轉反應換正負
⚠️ 常見陷阱:在調整方程式係數時,忘記同步縮放反應熱數值,或逆轉反應時忘記變號。
標準生成熱 標準燃燒熱 鍵能與反應熱

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