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反應熱與熱化學方程式

一、熱含量 (H)

  1. 意義:熱含量是物質本身所具有的能量,並受到溫度、壓力、狀態及物質量的影響。
  2. 特性:
    1. 受溫度、壓力、狀態及耳數(量)的影響。
    2. 同一物質的熱含量:氣態 > 液態 > 固態。

二、反應熱 (ΔH)

  1. 意義:化學反應前後熱含量總和的變化量。
    ΔH = 生成物的熱含量總和 - 反應物的熱含量總和
  2. 反應類型:
    1. 吸熱反應 (ΔH > 0)
      1. 生成物的熱含量總和 > 反應物的熱含量總和。
      2. 周圍環境的溫度下降。
    2. 放熱反應 (ΔH < 0)
      1. 反應物的熱含量總和 > 生成物的熱含量總和。
      2. 周圍環境的溫度上升。
  3. 影響因素
    1. 溫度與壓力: 反應熱與溫度及壓力有關,在 25°C、1 atm 下測得的反應熱稱為:標準反應熱 (ΔH°)。
    2. 物質的狀態:
      • 莫耳氫氣燃燒生成水蒸氣與生成液態水的反應熱不同
    3. 反應物莫耳數:
      • 2 莫耳氫氣燃燒生成水液態的反應熱比 1 莫耳氫氣燃燒生成水液態的反應熱多 1 倍。
  4. 單位:焦耳(j)、卡(cal)。(1 cal ≈ 4.18j)

三、熱化學方程式式:

  1. 定義:標示物質狀態並附上反應熱的化學反應式。
  2. 表示方法:
    1. 吸熱反應
      1. 獨立表示法:
        N2(g) + O2(g) → 2NO(g)   ΔH = +180.6 kJ
      2. 併入反應式:
        N2(g) + O2(g) + 180.6 kJ → 2NO(g)
    2. 放熱反應
      1. 獨立表示法:
        CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)   ΔH = -890.2 kJ
      2. 併入反應式:
        CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) + 890.2 kJ

四、反應熱與係數的關係

  1. 反應式係數變為原來的 n 倍,則反應熱亦變為原來的 n 倍:
    C(s) + O2(g) → CO2(g)   ΔH = -393.5 kJ
    2C(s) + 2O2(g) → 2CO2(g)   ΔH = -393.5 × 2 kJ
  2. 若改變反應方向,則反應熱變號:
    H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l)   ΔH = -241.8 kJ
    H2O(l) → H2(g) + 1/2 O2(g)   ΔH = 241.8 kJ

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