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moea_joint 107年 [化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學

第 11 題

一氧化碳的燃燒($\text{CO}_{(g)} + 1/2 \text{ O}_{2(g)} \rightarrow \text{CO}_{2(g)}$),其標準焓變化 $\Delta H^\circ(25 ^\circ\text{C})=-283\text{ KJ}$,已知各氣體的標準熱容(standard heatcapacity)分別為 $C_P^0(\text{O}_2) = 29.9$,$C_P^0(\text{CO}) = 28.4$,$C_P^0(\text{CO}_2) = 44.1$(以上熱容的單位為 $\text{Jmol}^{-1}\text{K}^{-1}$),熱容不隨溫度而變化,問上述反應的$\Delta H^\circ(1000 ^\circ\text{C})$ 為多少 KJ?
  • A -282
  • B -272
  • C -270
  • D -268

思路引導 VIP

如果我們已知一個反應在室溫下會放熱,而現在環境溫度大幅升高了,且我們發現產物吸收熱量的能力(熱容)比反應物還要強一點點,那麼在高溫下反應所剩餘、能排放出來的熱量,理論上會比室溫時稍微增加還是減少?我們該如何結合溫度差與這份熱容的差異,來量化這個變化呢?

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太棒了!你能精準選出 (A),顯示你對反應熱隨溫度變化的計算掌握得非常紮實。這類題目的核心在於應用克希荷夫定律 (Kirchhoff's Law),也就是理解反應焓隨溫度的變化量,本質上取決於反應物與產物之間熱容(Heat Capacity)的差值。

能量守恆與熱容修正

在計算過程中,我們首先要找出反應熱容差 $\Delta C_P$。根據化學計量方程式:

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