化学反应与热量知识框图（工科化学二八）

4.1.6标准摩尔生成焓和标准摩尔焓变

为什么要定义焓？

为了使用方便。因为在等压、不作非膨胀功的条件下，焓变等于等压热效应Qp，Qp容易测定，从而可求其它热力学函数的变化值。

化学反应过程中的热量变化有些可以由实验测得，但有些反应由于自身反应特点等原因很难测量，但可以根据一些相关数据而间接得到。

下面我们先看几个关于焓的定义：

4.1.6.1盖斯(Hess)定律

定义：一个化学反应不管是一步完成，还是分为数步完成，其热效应总是相同的。

化学反应热效应：当体系发生反应之后，使产物的温度回到反应前始态时的温度，体系放出或吸收的热量，称为该反应的热效应。

意义：热化学反应方程式可以像代数式一样计算

推论：正逆反应的热效应数值相等，符号相反

盖斯定律是一切热力学的基础。在日常生活中，也经常用到，只是没有用理论去总结概括它。

先看一个例题：

焓变随化学反应的加减而改变

因为反应（3）的产物不固定（在氧不充足的情况下，反应生成物有二氧化碳，也有一氧化碳），所以无法通过实验室测定其焓变，但可以根据已知反应的焓变求得。

4.1.6.2物质的标准态

讨论物质的性质，必需先确定物质所在的状态（P、V、T和聚集形态），状态不确定的情况下，物质的性质无法确定

国家标准GB3100~3102—93规定：

• 气体：压力为100kPa为标准状态（不是标准大气压的101.325kPa）
• 溶液：浓度为1mol•L-1为标准状态
• 液体/固体：压力为100kPa为标准状态（压强一般无影响，所以标准状态通常就是与压强无关）

标准状态没有规定温度，一般默认为298.15K(25℃).

化学反应的标准态：反应物与生成物都处于标准状态

备注：测定一个反应的恒压热效应，虽然反应过程可能因为放热或者吸热会有温度和压强变化，但因为温度、压强等都是状态函数，与途径的过程无关，只要始态和终态的温度和压强相同，测出来的就是化学反应的焓变。

4.1.6.3标准摩尔生成焓

标准摩尔生成焓：在标准状态下，在反应进行的温度，由指定的单质在标准状态下生成1mol物质的焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓，用下述符号表示：

f代表formation

这个符号里，Δ是变化量，f是生成，H是焓，m是每摩尔，ϴ是标准态。然后要备注上物质的名字、相态/形态、温度。有时候同素异形体也要加以区别，比如不能说碳的标准摩尔生成焓，而要说金刚石或者石墨的标准摩尔生成焓。

如果无特殊说明，温度默认是298.15K

指定的单质一般是最稳定的单质，磷元素的除外（指定白磷，最稳定是红磷）

推论：指定单质的标准摩尔生成焓是0（一定要是指定单质）

水溶液中，水合离子标准摩尔生成焓：物质B生成1mol水合离子的标准摩尔焓变，氢离子的被定义是0，其他的与氢离子相比较得到.

4.1.6.4标准摩尔焓变

公式的推导是盖斯定律的应用

常见物质的标准摩尔生成焓可以通过查表查到，所以大部分化学反应标准摩尔焓变可以直接通过公式求得。

化学计量数一定不要漏掉呀

并且一般认为焓变不随温度变化而改变，虽然我们查表查到的都是298.15K时的标准摩尔焓变，等也可以用到其他温度（严格意义上讲：不同温度的焓变并不一样，但其差别一般不大于5%，在工科化学里可以忽略这种差别）。

标准摩尔焓变通常忽略温度的影响

标准摩尔焓变的数值与化学方程式写法密切相关，和物质形态也密切相关。

可以看成化学方程式（2）是2个化学方程式（1）相加而得到的，也是盖斯定律的应用之一

下面，我们看个计算标准摩尔焓变的例题：

铝热反应的标准摩尔焓变

每摩尔氧化铝的焓比起每摩尔氧化铁的焓少了851.5KJ，这部分多出来的焓就以反应热的形式释放了出来。

思考题：在计算公式里，我们为什么没有把单质铝和单质铁的标准摩尔生成焓写进去

标准摩尔焓变可以在生物学或工程学里来计算热值：

燃料燃烧会释放能量，所以热值通常是负数

下一节我们讲热力学第二定律

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