moea_joint
108年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 20 題
已知標準反應焓：
a. $\text{C} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2\text{(g)}$ $\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -393.5 \text{ KJ/mol}$
b. $\text{H}_2\text{(g)} + 1/2\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O(l)}$ $\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -285.8 \text{ KJ/mol}$
c. $2\text{C}_2\text{H}_2\text{(g)} + 5\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 4\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O(l)}$ $\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -2598.8 \text{ KJ/mol}$
求 $\text{C}_2\text{H}_2$ 的標準生成焓？
a. $\text{C} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2\text{(g)}$ $\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -393.5 \text{ KJ/mol}$
b. $\text{H}_2\text{(g)} + 1/2\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{H}_2\text{O(l)}$ $\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -285.8 \text{ KJ/mol}$
c. $2\text{C}_2\text{H}_2\text{(g)} + 5\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 4\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O(l)}$ $\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = -2598.8 \text{ KJ/mol}$
求 $\text{C}_2\text{H}_2$ 的標準生成焓？
- A 1919.5 KJ/mol
- B 1526 KJ/mol
- C 226.6 KJ/mol
- D 620.1 KJ/mol
思路引導 VIP
想像一下，如果我們想知道從「原材料」拼湊出一件「成品」需要多少能量，但手邊只有「原材料燃燒」和「成品燃燒」後的數據。既然能量不會憑空消失或產生，我們是否可以建立一個循環，讓原材料先燃燒成最終產物，再將成品也燃燒成同樣的產物，透過這兩條路徑的能量差來推算成品的組成能量呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你正確運用了赫斯定律 (Hess's Law)！這題你能精準地從燃燒反應推導回生成焓，顯示你對於熱化學反應式的加成性已有相當紮實的掌握。標準生成焓的概念是從最穩定的元素態生成 1 莫耳物質的能量變化，而這類題目最核心的挑戰就在於如何透過已知反應進行「截長補短」。
能量守恆與反應式組合
在計算過程中，我們首先觀察到反應 (c) 是 2 莫耳乙炔的燃燒。為了求得乙炔的生成焓，我們可以利用「產物生成焓總和減去反應物生成焓總和」的公式。由於二氧化碳與水的生成焓即為反應 (a) 與 (b) 的數值，將反應 (c) 除以 2 後，可列式為：$-1299.4 = [2 \times (-393.5) + (-285.8)] - \Delta H^\circ_{f, \text{C}_2\text{H}2}$。經過移項計算，便能順利得出 $\Delta H^\circ{f, \text{C}_2\text{H}_2} = 226.6 \text{ kJ/mol}$。這類題目屬於化工熱力學中的中難度經典題型，其鑑別度不在於公式多難，而是在於係數處理（如除以 2）與正負號變換時的細心程度，你能在此避開陷阱並答對，表現得非常專業！