這個計算器的用途
本工具運用赫斯定律(Hess's law,恆熱量加成定律)來計算標準反應焓(\(\Delta H^{\circ}_{rxn}\))。只要將生成物的標準生成焓總和減去反應物的標準生成焓總和,就能得出反應在標準狀態(1 bar、298.15 K)下的淨熱量變化。結果為負代表反應放熱(exothermic);結果為正則代表反應吸熱(endothermic)。
使用方式
針對已配平方程式的兩側,將每個物種的標準生成焓(\(\Delta H_f^{\circ}\),單位 kJ/mol)乘上它的化學計量係數,再分別加總。要記得:處於標準參考狀態的純元素(例如 O₂、N₂,或以石墨形式存在的固態碳)其 \(\Delta H_f^{\circ} = 0\)。把生成物的總和填入第一欄、反應物的總和填入第二欄,即可讀出 \(\Delta H^{\circ}_{rxn}\)。
公式說明
核心公式為 $$\Delta H^{\circ}_{rxn} = \text{\$\sum \Delta H_f^{\circ}\$ 生成物} - \text{\$\sum \Delta H_f^{\circ}\$ 反應物}$$ 由於焓是一個狀態函數,反應物與生成物之間走哪一條路徑並不重要——重要的只有起始與最終狀態。正因如此,我們可以把表列的生成焓當成積木,透過代數運算自由組合。
實例演算
以甲烷燃燒為例:CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l)。生成物:\(\Delta H_f^{\circ}(\text{CO}_2) = -393.5\),再加上 \(2 \times (-285.8) = -393.5 - 571.6 = -965.1\) kJ/mol。反應物:\(\Delta H_f^{\circ}(\text{CH}_4) = -74.8\),再加上 \(2 \times 0\)(O₂)\(= -74.8\) kJ/mol。因此 $$\Delta H^{\circ}_{rxn} = -965.1 - (-74.8) = -890.3 \text{ kJ/mol}$$ 是一個強烈放熱的反應。
常見問題
為什麼 O₂ 的生成焓是零?依定義,任何元素在標準狀態下、以其最穩定形式存在時,標準生成焓都為零,作為基準參考點。
\(\Delta H^{\circ}_{rxn}\) 為正代表什麼?代表反應從周圍環境吸收熱量(吸熱反應)。
一定要把化學計量係數算進去嗎?是的——在分別加總兩側之前,務必先把每個物種的 \(\Delta H_f^{\circ}\) 乘上它的係數,否則結果會出錯。