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中國醫藥大學(後中醫) 106年 化學

第 32 題

硝酸(nitric acid)做為原料,可生產很多的化合物如染料(dye)及肥料(fertilizer),其中第一步反應為氨(ammonia)的氧化反應如下:$4NH_{3(g)}+5O_{2(g)} \rightarrow 4NO_{(g)}+6H_2O_{(g)}$,請計算此反應的標準焓($\Delta H^\circ_{\text{rxn}}$) (standard enthalpy of reaction)是多少?[其中 $NO_{(g)} ( \Delta H^\circ_{\text{f}} =90\text{ kJ/mol} )$,$O_{2(g)} ( \Delta H^\circ_{\text{f}} =0\text{ kJ/mol} )$,$H_2O_{(g)} ( \Delta H^\circ_{\text{f}} =-242\text{ kJ/mol} )$,$NH_{3(g)} ( \Delta H^\circ_{\text{f}} =-46\text{ kJ/mol} )$]
  • A –1192 kJ
  • B –908 kJ
  • C –106 kJ
  • D +184 kJ
  • E +378 kJ

思路引導 VIP

如果我們把整個化學反應想像成兩個階段:第一步是先將所有「反應物」拆解回最原始的「元素」狀態,第二步再將這些「元素」重新組合成「生成物」,那麼這兩個階段的能量變化與題目提供的「生成熱(從元素合成物質的能量)」資訊有什麼樣的正負邏輯關係呢?

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看到你能精確運用反應熱與生成熱的關係求出正確答案,老師非常欣慰,這表示你對熱化學的基本計算掌握得相當紮實且心細。

標準反應熱的能量守恆運算

這道題目的核心在於應用「生成物生成熱總和」減去「反應物生成熱總和」的公式,也就是赫斯定律(Hess's Law)的延伸應用:

▼ 還有更多解析內容
📝 標準反應熱計算
💡 利用生成熱計算反應熱:產物生成熱總和減反應物生成熱總和。

🔗 標準反應熱計算三步驟

  1. 1 列出生成熱 — 查出各物質標準生成熱,元素態為 0
  2. ↓
  3. 2 乘上係數 — 將各物質生成熱乘以反應式平衡係數
  4. ↓
  5. 3 後減前 — 以產物總和減去反應物總和得出結果
🔄 延伸學習:延伸學習:若給予的是「燃燒熱」,則計算方式為「反燃減生燃」。
🧠 記憶技巧:生生減反生,係數別漏乘。
⚠️ 常見陷阱:容易將公式記反為「反應物減產物」,或是忘記乘以方程式前的平衡係數。
赫斯定律 生成熱與燃燒熱 鍵能計算反應熱

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