在上一個單元中 同學們已經知道 反應必伴隨著熱量的變化 並且知道如何將 反應熱表達在反應方程式當中 科學家也針對化學反應的類型 研究上的方便 定義了不同的反應熱 這一個單元 將要介紹兩個常見的反應熱 分別是莫耳燃燒熱與莫耳生成熱 什麼是莫耳燃燒熱呢 首先 我們從燃燒熱開始說起 物質與氧氣發生完全燃燒反應時 所產生的能量變化稱之為燃燒熱 例如 這個方程式就是表達氫氣的燃燒 但這個反應熱並不是莫耳燃燒熱 因為反應物氫氣的係數是2 代表有2莫耳氫氣發生反應 請問畫面中的方程式 要如何修改才正確呢 現在將氫氣的係數改為1 就代表是1莫耳物質發生反應 這數值才是為該物質的莫耳燃燒熱 若此反應於標準狀態下進行的 則會冠上「標準」兩個字 稱為標準莫耳燃燒熱 但是在使用習慣的方便性上 一般所稱的莫耳燃燒熱 即為標準莫耳燃燒熱 另外 同學們都知道燃燒會伴隨著光與熱 所以可以確定莫耳燃燒熱都是放熱 ΔH的數值都是負的 還有很重要的一點 如果物質不能燃燒 則它就沒有燃燒熱 例如 氧氣 水 二氧化碳 他們的莫耳燃燒熱就會被視為零 接下來 我們舉幾個例子 例如 天然氣 主要成分是甲烷 他的燃燒方程式為 1莫耳甲烷氣體與2莫耳氧氣 燃燒生成1莫耳二氧化碳氣體 與2莫耳的液態水 反應的熱量變化為– 890 kJ/mol 還有實驗室常用來加熱的酒精燈 用的主要成分是乙醇 乙醇的燃燒方程式為 1莫耳液態乙醇與3莫耳氧氣 燃燒生成2莫耳二氧化碳氣體 與3莫耳液態水 反應的熱量變化為– 1368 kJ/mol 鎂帶燃燒 會產生強烈且明亮的白光 並用於閃光攝影 所以在早期攝影時使用鎂光燈 另外還有照明彈 煙火和煙花 鎂帶的燃燒方程式為 1莫耳固態鎂與1/2莫耳氧氣 燃燒生成1莫耳固態氧化鎂 反應的熱量變化為– 602 kJ/mol 以上是莫耳燃燒熱的定義 相信同學們已經清楚了 接著 讓我們來小試身手一下吧! 同學們是否了解了 甚麼是莫耳燃燒熱呢 現在有10秒鐘的時間 來找出哪一項才是正確答案 同學們答對了嗎? 正確答案如畫面所示 另外一個常見反應熱的類型 為莫耳生成熱 何謂莫耳生成熱? 科學家定義 1莫耳物質由其成分 元素反應生成時的反應熱 如果是在標準狀態下 溫度 25℃ 壓力1 bar測得的莫耳生成熱 就稱為標準莫耳生成熱 以畫面中的符號ΔHf來表示之 例如甲烷的標準莫耳生成熱 指的是1莫耳甲烷氣體 由其成份元素分別為 1莫耳固態碳和2莫耳氫氣生成 該反應的熱量變化 即Δ H=– 74 kJ 所有處於標準狀態的元素 其莫耳生成熱皆為零 以氫氣為例 其莫耳生成熱的反應 是可依據上述定義 寫成1莫耳氫氣生成1莫耳氫氣 如此並沒有任何變化 所以可知 氫氣的莫耳生成熱等於零 另外 我們亦可由下方例子 看出氮氣 汞 鐵等元素 也是相同情形 另外 如果元素有多種結構時 則以標準狀態下 最安定同素異形體的莫耳生成熱為0 例如 碳元素以石墨為 0 氧元素以氧氣為0 硫元素以斜方硫為0 磷元素則以白磷為0 其原因在於白磷雖不是最安定的 但卻是最普遍存在的狀態 那如果元素不是在標準狀態下應有的型態 則其莫耳生成熱不為0 例如碘蒸氣 液態汞和液態鐵 我們可以從表格中的反應式 看出它們的莫耳生成熱並不為零 因為莫耳生成熱有些為吸熱 有些為放熱 例如 前面提到的甲烷的 莫耳生成熱是放熱 而乙炔的莫耳生成熱為吸熱 以上有關莫耳生成熱的定義 已經說明完畢 接下來 讓我們來小試身手一下吧 請問下列有關生成熱的敘述 何者正確? 並說明其他選項錯誤的地方 同學們答對了嗎? 正確答案如畫面所示 課程最後 我們來複習重點吧 反應熱因為反應的類型 或是在學術探討上的需要 科學家定義兩個常用的反應熱類型 分別為莫耳燃燒熱和莫耳生成熱 1. 莫耳燃燒熱的定義是 1莫耳物質 與氧氣完全燃燒時的反應熱 稱為莫耳燃燒熱 在25℃、1 bar下測量而得的數值 又可稱為標準莫耳燃燒熱 有下列幾點要特別注意的是 燃燒熱永遠都是放熱的 不能燃燒的物質 莫耳燃燒熱 = 0 例如 氧氣 水和二氧化碳 在寫方程式時 要注意可燃物的係數是 1 才是莫耳燃燒熱 2. 莫耳生成熱定義如下 標準莫耳生成熱：在標準狀態 25℃，1 bar下 1莫耳物質由其成分 元素化合生成時的反應熱 有幾點要特別注意的地方 分別是 莫耳生成熱可以是吸熱 也可以是放熱 標準狀況下穩定存在的元素 其莫耳生成熱為 0 如果有同素異形體存在 則是以最安定或是最常見的 元素的莫耳生成熱為 0 在寫方程式時 要注意生成物的係數是1 才是莫耳生成熱 例如：甲烷的標準莫耳生成熱 為這個方程式 最後讓我們想一想 剛剛介紹的兩個反應熱： 莫耳生成熱和莫耳燃燒熱 分別是由生成物和反應物的角度 來描述反應熱的類型 有沒有哪一個化學方程式的反應熱 可以同時代表這兩種類型呢? 同學們 你想到了嗎? 歡迎在影片下方留言區 告訴我們你的答案 我們下次見