6.12 : 反应焓

对于在标准条件下发生的反应，用一个一般方程式来计算反应的 标准焓变。该方程式的求解是通过求出 产物的标准生成焓之和 与反应物的标准生成焓 之和之间的差值，每一项各乘以其化学计量系数。比如在标准条件下 2 摩尔 的乙炔气与 5 摩尔的氧气发生燃烧反应，形成 4 摩尔的二氧化碳气体 和 2 摩尔的水蒸气。该反应的焓等于 二氧化碳气体生成焓 的四倍和水蒸气生成焓 的两倍之和，减去乙炔气生成焓 的两倍和氧气生成焓的五倍 之和。焓方程式是结合两个概念推导 出来的:标准生成焓和赫斯定律。第一项代表产物的标准生成焓;由碳和氧气生成 二氧化碳—方程式 1，以及由氢气和氧气生成水的过程—方程式 2。二氧化碳和水的已知标准生成焓 分别为负的 393.5 千焦耳和负的 241.8 千焦耳。由于燃烧反应会产生 4 摩尔的二氧化碳，H1 应该为二氧化碳的 标准生成焓乘以 4，即负的 1574 千焦耳。燃烧同时会产生 2 摩尔的水，所以焓变—H2—应该为水的标准生成焓乘以 2，即负的 483.6 千焦耳。这就产生了产物的 净标准生成焓为负的 2058 千焦耳。第二项代表乙炔分解成 碳和氢气的反应—方程式 3。这个反应与反应物的标准 生成焓的反应是相反的，因此它的焓值，227.4 千焦耳，前面有一个负号，这在焓方程中也可以看到。因为反应消耗了 2 摩尔的乙炔，H3 应该是乙炔的标准生成焓 乘以 2 的负值，等于负的 453.4 千焦耳。氧气的标准生成焓为零。因此，反应物的净标准 生成焓为负的 453.4 千焦耳。回想一下赫斯定律，如果一个一步反应是在 多个步骤中进行的，那么 每一步的焓之和，等于净焓变化。将生成焓的值代入 方程式中，得出反应的焓 为负的 2511 千焦耳。