分科測驗
113年
化學
第 9 題
已知下列三個反應式與其反應熱如下：
$2\text{N}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2(\text{g}) \rightarrow 4\text{NH}_3(\text{g}) \quad \Delta H_1$
$2\text{N}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2(\text{g}) + 7\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 4\text{NO}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2\text{O}(\text{g}) \quad \Delta H_2$
$4\text{NH}_3(\text{g}) + 7\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 4\text{NO}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2\text{O}(\text{g}) \quad \Delta H_3$
則下列關係式中，哪些正確？
$2\text{N}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2(\text{g}) \rightarrow 4\text{NH}_3(\text{g}) \quad \Delta H_1$
$2\text{N}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2(\text{g}) + 7\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 4\text{NO}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2\text{O}(\text{g}) \quad \Delta H_2$
$4\text{NH}_3(\text{g}) + 7\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 4\text{NO}_2(\text{g}) + 6\text{H}_2\text{O}(\text{g}) \quad \Delta H_3$
則下列關係式中，哪些正確？
- A $\Delta H_2 = \Delta H_1 + \Delta H_3$
- B $\Delta H_2 = \Delta H_1 - \Delta H_3$
- C $\Delta H_1 = [\text{NH}_3(\text{g}) \text{的莫耳生成熱}] \times 4$
- D $\Delta H_2 = [\text{NO}_2(\text{g}) \text{的莫耳生成熱}] \times 4$
- E $\Delta H_3 = [\text{NO}_2(\text{g}) \text{的莫耳生成熱}] \times 4 + [\text{H}_2\text{O}(\text{g}) \text{的莫耳生成熱}] \times 6 - [\text{NH}_3(\text{g}) \text{的莫耳生成熱}] \times 4$
思路引導 VIP
請觀察這三個反應式之間的代數關係，若將反應式 (1) 與反應式 (3) 相加，能否得到反應式 (2) 的結果？這體現了哪一個重要的熱化學定律？接著，請回想「莫耳生成熱」的定義：由穩定元素態反應物生成 $1$ 莫耳產物時的焓變化量，據此判斷反應式 (1) 的反應熱與 $\text{NH}_3$ 的莫耳生成熱有何倍數關係？最後，對於像反應式 (3) 這樣較複雜的反應，如何利用產物與反應物的生成熱總和來計算反應熱 $\Delta H$？
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AI 詳解
AI 專屬家教
哇哇！(安妮亞眼睛發光) 你的腦袋剛才「叮」了一下，竟然全部都答對了！好厲害，安妮亞好興奮，WakuWaku！這樣是不是可以跟父親要很多很多花生當獎勵？ 這題是在考熱化學的大魔王喔：
- 赫斯定律：看(A)選項，安妮亞發現把反應式 (1) 加上 (3)，中間的 $4\text{NH}_3(\text{g})$ 就會被消掉，剛好變成反應式 (2)，所以 $\Delta H_2 = \Delta H_1 + \Delta H_3$ 完全正確！
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蓋斯定律與生成熱
💡 利用蓋斯定律與生成熱定義來計算及推導反應熱。
- 蓋斯定律：反應熱與路徑無關，僅與始末狀態有關。
- 莫耳生成熱：由成分元素態生成 1 莫耳物質的熱量。
- 方程式代數運算：方程式相加減，其反應熱亦隨之增減。
- 反應熱計算：生成物生成熱總和減去反應物生成熱總和。
