第一節 赫斯定律簡介
不能直接獲得的焓變

很多化合物的生成焓變或反應的焓變都不能直接從實驗獲得,主要有兩個原因:

  • 化合物不能直接由其成分元素化合而成,例如碳不能直接與氫和氧反應生成乙醇。

    \[\displaystyle{{\rm{2C(石墨) + }}\frac{{\rm{1}}}{{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}{\rm{(g) + 3}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}} \to {\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{OH(l)}}}\]

  • 化學反應過程不易控制,例如鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫的過程:

    \[\displaystyle{{\rm{Na(s) + }}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O(l)}} \to {\rm{NaOH(aq) + }}\frac{{\rm{1}}}{{\rm{2}}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{(g)}}}\]

鈉與水的反應十分劇烈
赫斯定律的產生

針對上述情況,瑞士化學家 Germain Hess 發現並提出了著名的赫斯定律

一個反應的焓變,只取決於該反應的起始狀態和最終狀態,而與反應進行時所遵循的路徑無關。

這就像乘坐地鐵從中環去九龍塘,你有幾條不同的路線:

  1. \(\displaystyle{中環\ \xrightarrow{\text{荃灣線}} \text{旺角}\ \xrightarrow{\text{轉觀塘線}} \text{九龍塘}}\)
  2. \(\displaystyle{中環\ \xrightarrow{\text{行路}} \text{香港}\ \xrightarrow{\text{東涌線}} \text{南昌}\ \xrightarrow{\text{轉西鐵線}} \text{紅磡}\ \xrightarrow{\text{轉東鐵線}} \text{九龍塘}}\)
  3. ······

你可以發現:無論選擇哪條路線,你所付的車資都是一樣的。

香港地鐵線路圖(圖片來源http://www.mtr.com.hk
赫斯定律的意義

化學反應也是一樣,只要起始狀態(起點)和最終狀態(終點)確定,無論具體途徑如何(不同的線路和換乘站),化學反應的焓變(所付車資)都是相同的。

請同學們根據上述描述思考:整體化學反應的焓變與幾個步驟的反應焓變的總和之間的相對大小,並完成右側的題目。

A. 整體反應的焓變 > 幾個步驟焓變總和

B. 整體反應的焓變 = 幾個步驟焓變總和

C. 整體反應的焓變 < 幾個步驟焓變總和

D. 沒有必然大小關係

結論:

根據赫斯定律:如果能夠把一個反應寫成幾個步驟,那麼整體反應的焓變必然等於幾個步驟的焓變的總和

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