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赫斯定律與能量守恆 3

① 提出者:俄國科學家赫斯(G. H. Hess, 1802~1850),於 1840 年提出「反應熱的大小與反應 的起始狀態和最終狀態有關,與反應進行的途徑無關」。也可敘述為「一反應的反應式能 以數個其他反應式的代數和表示時,其反應熱亦等於此數個反應式之反應熱的代數和」,

此敘述稱為「赫斯定律」,又稱為「反應熱加成性定律」(the law of additivity of reaction heats)。

學生演練

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赫斯定律與能量守恆

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② 舉例:若一反應 A → C 有下列兩條路徑  路徑I: A → B 反應熱 = ΔH1

      B → C 反應熱 = ΔH2

 路徑II: A → C 反應熱 = ΔH3

 路徑I 與路徑 II 雖然反應過程不同,但是反應 的最初和最終狀態相同,故反應熱也同,與反 應進行的途徑無關。如右圖,依能量守恆知 ΔH1 + ΔH2 = ΔH3。

2. 反應熱的計算法

(1)利用赫斯定律 反應熱加成性,求反應熱

① 先寫出題目欲求之反應式並平衡之。

② 在已知方程式中,找出與所求方程式相同物種(儘可能只出現一次者)。再使此物與所 求方程式比較。移到箭號同側,並使係數也相同(依反應熱三大重要定律規則,方程式 逆寫時,ΔH 變號;方程式

n,ΔH

n)。

③ 將處理好的方程式一一列出相加後,即得欲求之反應式。

(2)利用生成熱,求反應熱:ΔH =

H

 

H

   

生成物反應物生成物反應物 生成熱生成熱 (生生  反生)

(3)利用燃燒熱,求反應熱:ΔH =   

反應物生成物燃燒熱燃燒熱 (反燃  生燃)

(4)反應熱大小比較:利用赫斯定律或物系位能高低圖形可以比較反應熱大小。

(1)丙烷生成熱為 a kJ/mol (2)二氧化碳生成熱為 b kJ/mol (3)H2O(l)生成熱為

c kJ/mol

依上述條件,求丙烷燃燒的反應熱為多少kJ/mol?(以 a、b、c 代號回答)

知道利用赫斯定律 反應熱加成性,求反應熱;或能利用生成熱 ΔH =   

生成物反應物生成熱生成熱 (生生 反生),求反應熱。

3 4 a b c

  

解法 I:利用赫斯定律

反應熱加成性,求反應熱

    丙烷生成熱 

 3C(s) + 4H2(g)  → C3H8(g) ΔH1 = a kJ

(1)     CO2 生成熱 

 C(s) + O2(g)   → CO2(g)  ΔH2 = b kJ

(+ 3)     水生成熱  

 H2(g) + 1

2O2(g) → H2O(l)  ΔH3 = c kJ

(+ 4)

    丙烷燃燒熱(所求)

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)  ΔH4 = ?     將“□”物質(只出現一次者)與所求方程式物質比較。移到箭號同側,

   並使係數也相同。

    每項反應熱須同乘一數字(如上),故 ΔH4 =

  a 3 b  4 c

解法 II:利用生成熱,求反應熱(ΔH = 生生  反生)

    先寫出題目所欲求:丙烷燃燒熱

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l)

老師講解3

    ΔH = 生生  反生 = 3

b + 4c  a

1 =

  a 3 b  4 c

氨氣的莫耳燃燒熱為92 kcal (ΔH = 92 kcal),而水的莫耳生成熱為 ΔHf = 68 kcal。請問氨 氣的莫耳生成熱(ΔHf)為若干?(已知氨氣燃燒生成氮與水)

:10 kcal

若C(s)、H2(g)及C2H2(g)之莫耳燃燒熱分別為

a、b、c kJ/mol,則 C

2H2(g)之莫耳生成熱為  (A)2b + 2c  a (B)2a + b c (C)a + b  2c (D)c  2a + 2b (E) 2a  b + c。

能利用ΔH = 反燃  生燃,計算反應熱大小 (B)

ΔH =反應物

燃燒熱

生成物

燃燒熱

(反燃  生燃)

C2H2(g)之莫耳生成熱方程式:2C(s) + H2(g) → C2H2(g) ΔH = 2a + b c

已知CO(g)及HCOOH(l)的莫耳燃燒熱依次為282.6 kJ、262.5 kJ,H2O(l) 的莫耳生成熱為285.5 kJ。則 CO(g) + H2O(l) → HCOOH(l)的反應熱為若干? (A) 20.1 kJ (B) + 20.1 kJ (C) 545.5 kJ (D) + 545.5 kJ (E) 568.1 kJ。

:(A)

試比較下列各反應方程式熱量,Q1,Q2,Q3,Q4 大小關係?

(1)CH3OH(l) + 3

2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + Q1

(2)CH3OH(l) + 3

2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + Q2

(3)CH3OH(g) + 3

2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + Q3

(4)CH3OH(g) + 3

2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + Q4

(已知水莫耳汽化熱比甲醇大)

能利用物系位能高低圖形比較反應熱大小。

Q

3 > Q1 > Q4 > Q2

學生演練

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老師講解4

學生演練

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老師講解5

由右圖判斷下列關係錯誤者。

(A)A → F ΔH = ΔH6

(B)A → F ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 + ΔH5

(C)ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 + ΔH5 + ΔH6 = 1 (D)C → F,|ΔH| = |ΔH1 + ΔH2 + ΔH6|

(E)|ΔH1 + ΔH2 + ΔH3| = |ΔH4 + ΔH5 + ΔH6|。

:(C)

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