這個計算器能做什麼
這個工具運用赫斯定律(Hess's Law)計算化學反應的標準反應焓(\(\Delta H_{rxn}\))。你只要輸入所有生成物與所有反應物的標準生成焓(\(\Delta H_f^{\circ}\))總和——每個數值都已乘上其化學計量係數——計算器就會算出以千焦每莫耳(kJ/mol)為單位的淨反應熱。
公式說明
赫斯定律指出焓是一個狀態函數,因此整體焓變只取決於系統的初態與末態,與反應途徑無關。由此可得到一個簡潔的關係式:
$$\Delta H_{rxn} = \sum \Delta H_f^{\circ}\text{ 生成物} - \sum \Delta H_f^{\circ}\text{ 反應物}$$
任何純元素在其最穩定形態下的標準生成焓皆為零(例如 O₂、N₂,或以石墨形式存在的固態碳),這能讓許多計算大幅簡化。
使用方法
1. 從標準數據表中查出每個生成物與反應物的 \(\Delta H_f^{\circ}\)。 2. 將每個數值乘上平衡方程式中的莫耳數(係數)。 3. 把生成物的總和填入一格,反應物的總和填入另一格。 4. 讀取結果:\(\Delta H\) 為負代表反應為放熱反應(釋放熱量);\(\Delta H\) 為正則為吸熱反應(吸收熱量)。
範例演算
甲烷燃燒:CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l)。
生成物:\(\Delta H_f(\text{CO}_2) = -393.5\),以及 \(2 \times \Delta H_f(\text{H}_2\text{O}) = 2 \times (-285.8) = -571.6\),合計 −965.1 kJ/mol。反應物:\(\Delta H_f(\text{CH}_4) = -74.8\),以及 \(2 \times \Delta H_f(\text{O}_2) = 0\),合計 −74.8 kJ/mol。
$$\Delta H_{rxn} = -965.1 - (-74.8) = -890.3 \text{ kJ/mol}$$ —— 屬於強放熱反應。
常見問題
一定要把係數算進去嗎? 是的。在加總之前,務必先將每個 \(\Delta H_f\) 數值乘上平衡方程式中的莫耳數。
元素該怎麼算? 處於標準狀態的元素其 \(\Delta H_f = 0\),因此完全不影響結果。
正負號代表什麼意思? \(\Delta H\) 為負=放熱反應(釋放熱量);\(\Delta H\) 為正=吸熱反應(吸收熱量)。