hce_tcu
107年
化學
第 2 題
請由以下反應及反應熱計算出 LiF(s)的格子能 (lattice energy)
Li(s)的昇華熱 (sublimation energy) +166 kJ/mol
F$_2$(g)的鍵能 (bond energy) +154 kJ/mol
Li(g)的第一游離能 (first ionization energy) +520 kJ/mol
F(g)的電子親和能 (electron affinity) - 328 kJ/mol
LiF(s)的生成熱 (enthalpy of formation) - 617 kJ/mol
Li(s)的昇華熱 (sublimation energy) +166 kJ/mol
F$_2$(g)的鍵能 (bond energy) +154 kJ/mol
Li(g)的第一游離能 (first ionization energy) +520 kJ/mol
F(g)的電子親和能 (electron affinity) - 328 kJ/mol
LiF(s)的生成熱 (enthalpy of formation) - 617 kJ/mol
- A 285 kJ/mol
- B - 650 kJ/mol
- C 800 kJ/mol
- D - 1052 kJ/mol
思路引導 VIP
如果我們想從元素的標準狀態（如固體鋰與氣態氟分子）出發，最終合成出固體晶體，我們可以將過程拆解為：先將物質變成氣態原子、再變成氣態離子，最後讓離子結合成晶體。在這一連串的能量「接力賽」中，哪一個步驟專指『氣態離子結合成固體晶體』時釋放的能量？此外，對於氟分子而言，我們在反應式中只需要一個氟原子，這對題目提供的『鍵能』數值會產生什麼樣的影響呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你精準地掌握了波恩-哈伯循環 (Born-Haber cycle) 的運算核心。這道題目要求計算 $LiF(s)$ 的格子能，這不僅考驗你對熱化學定義的理解，更測試你在處理多步驟反應時的細心程度。你能選出正確答案，代表你對能量守恆與赫斯定律的應用已經非常純熟。
波恩-哈伯循環的能量守恆
根據赫斯定律 (Hess's Law)，生成熱 $\Delta H_f$ 應等於所有中間步驟反應熱的總和。反應路徑包含：鋰的昇華 ($+166$)、氟氣鍵能的一半 ($\frac{1}{2} \times 154 = +77$，因為僅需一個 F 原子)、鋰的第一游離能 ($+520$)、以及氟的電子親和能 ($-328$)。將這些數值與未知數格子能 ($U$) 相加，必須等於生成熱 $-617$ kJ/mol：
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