氧化鎂的生成焓變不能直接通過實驗獲得，這是因為鎂與氧的燃燒過程十分劇烈，溫度可高達 \(400\ ^{\text{o}}\text{C}\)。
\[\text{Mg}\left( \text{s} \right)\ +\ \frac{1}{2}{{\text{O}}_{2}}\left( \text{g} \right)\ \xrightarrow{\text{燃燒}}\ \text{MgO}\left( \text{s} \right)\]
在實驗室中，我們如何利用簡單的儀器來獲得氧化鎂的標準生成焓變呢？請同學們點擊右側的相應步驟了解詳細內容。
我們可以利用鎂和氧化鎂能夠與稀酸反應，生成鹽和氫（或水）的性質，將各反應聯繫起來。然後，通過簡單量熱法測定相應的反應焓變。根據下面的指引繪製相應的焓變循環，並完成計算氧化鎂標準生成焓變的關係式。
\[\text{Mg}\left( \text{s} \right)\ +\ \frac{1}{2}{{\text{O}}_{2}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{MgO}\left( \text{s} \right)\ \ \ \ \ \Delta {{H}_{\text{f}}}^{\rlap{-} o}\left[ \text{MgO}\left( \text{s} \right) \right]=?\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]\(\Delta {{H}_{\text{f}}}^{\rlap{-} o}\ \left[ \text{MgO}\left( \text{s} \right) \right]\ \text{=} \) \(\Delta {{H}_{1}}^{\rlap{-} o}\ +\ \) \(\Delta {{H}_{2}}^{\rlap{-} o}\ +\ \) \(\Delta {{H}_{3}}^{\rlap{-} o}\ \)
我們可以利用簡單量熱法量度金屬鎂與稀氫氯酸反應的焓變。試根據下面模擬實驗的數據計算反應的焓變。假設稀氫氯酸的熱容量為 \(546\ \text{J}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\)，而聚苯乙烯杯子的熱容量可略去不計。金屬鎂的相對原子質量為 \(24.3\)；答案保留至整數部分。
題解：
首先，計算反應過程中放出的熱：
\[Q=546\ \text{J}\ {{\text{K}}^{-1}}\times \left( 33.2-25.3 \right)\text{K }=4\ 313\ \text{J }=4.31\ \text{kJ}\]然後，計算參與反應的鎂的摩爾數：
\[n=\frac{0.225\ \text{g}}{24.3\ \text{g}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}}=0.00926\ \text{mol}=9.26\times {{10}^{-3}}\ \text{mol}\]最後，計算反應的焓變（注意，放熱反應，焓變為負。）：
\[\Delta {{H}_{\text{r}}}=-\frac{4.31\ \text{kJ}}{9.26\times {{10}^{-3}}\ \text{mol}}=-465\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]簡單量熱法也可以用來量度氧化鎂與稀氫氯酸反應的焓變。試根據下面模擬實驗的數據計算反應的焓變。假設稀氫氯酸的熱容量為 \(546\ \text{J}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\)，而聚苯乙烯杯子的熱容量可略去不計。氧化鎂的相對摩爾質量為 \(40.3\)；答案保留至整數部分。
題解：
首先，計算反應過程中放出的熱：
\[Q=546\ \text{J}\ {{\text{K}}^{-1}}\times \left( 34.6-25.3 \right)\text{K }=5\ 078\ \text{J }=5.08\ \text{kJ}\]然後，計算參與反應的氧化鎂的摩爾數：
\[n=\frac{1.25\ \text{g}}{40.3\ \text{g}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}}=0.0310\ \text{mol}=3.10\times {{10}^{-2}}\ \text{mol}\]最後，計算反應的焓變（注意，放熱反應的焓變為負。）：
\[\Delta {{H}_{\text{r}}}=-\frac{5.08\ \text{kJ}}{3.10\times {{10}^{-2}}\ \text{mol}}=-164\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]由數據手冊可知，水的標準生成焓變為 \(-286\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\)。結合以上實驗結果，計算氧化鎂的標準生成焓變。
\(\left( 1 \right)\ \ \text{Mg}\left( \text{s} \right) \ \text{+} \ 2\text{HCl}\left( \text{aq} \right) \to \text{MgC}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right) + {{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right) \quad \Delta {{H}_{1}}^{\rlap{-} o} =\ -465\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\)
\(\displaystyle{\left( 2 \right)\ \ {{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right) \ \text{+} \ \frac{1}{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right) \to {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right) \quad \Delta {{H}_{2}}^{\rlap{-} o} = -\text{286}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}}\)
\(\left( 3 \right)\ \ \text{MgO}\left( \text{s} \right) \ \text{+} \ 2\text{HCl}\left( \text{aq} \right) \to \text{MgC}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right) + {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right) \quad \Delta {{H}_{3}}^{\rlap{-} o} =\ -164\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\)
題解：
\(\begin{eqnarray}\Delta {{H}_{\text{f}}}^{\rlap{-}o} [ \text{MgO}( \text{s})] &=& \left[ \left( -465 \right) + \left( -286 \right) - \left( -164 \right) \right] \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}} \\ &=& -\text{587}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}} \end{eqnarray}\)