标准生成焓

考虑一个一般的化学反应a a + b b ^ c c + d d， (8.3)

其中A和B是反应物，C和D是生成物，A、B、C和D是整数(有时是有理数)，用来平衡方程。

假设方程左边的成分(反应物)被放置在一个封闭的容器中，物质不能穿过它的边界面。此外，让反应(8.3)在恒压下从左向右进行。如果不允许热量进入或离开系统(不可逆过程时，最终温度将与反应开始前的温度不同。如果系统温度升高，我们说反应是放热的。如果温度下降，它就是吸热的。化学家们找到了一种方便的方法来描述这种反应的能量学特征。假设反应从左到右完成(没有反应物剩余)，那么系统在恒压下恢复到初始温度所需的热量就是不可逆过程中的焓变AH。

为了求出某一特定化学过程的反应热，有必要从所谓的单个化合物的标准生成焓开始。这些是基于从自然界中最常见的单个原子物种的状态形成化合物所需的焓。例如，按照惯例，氧元素是从气态的O2开始的，而不是o。同样地，根据惯例，氮的基态是N2，氢是H2。氩的原子形式是Ar，碳的原子形式是C。

化学反应的标准焓，当反应物在标准状态下转化为生成物时，等于产物和反应物的标准生成焓之差:

AH°= [cAH°(C) + dAH°(D)] - [aAH°(A) + bAH°(B)]

超柱表示所考虑的物质为1mol，上标o表示标准状态，按惯例为1atm和25 oC(见表8.1)。如果AH°为负，则释放热量，反应为放热。放热

表8.1选定化合物的标准生成焓(AH以kmol -1为单位)

化合物后括号中的符号表示其物理状态是液体、固体还是气体。所有值都与298 K相关。

反应可以在大气中自发进行。如果相反，AH°为正，则反应是吸热的，反应进行需要外部能量。

放热反应对大气的热收支具有重要意义。典型的例子是导致臭氧形成的反应。的释放热量在这一过程中，平流层温度分布的形式主要由气流决定。

例8.1平流层臭氧形成的主要机制是原子氧的重新结合:

其中M是背景气体中的一个分子，它需要在二体对一分子碰撞中带走多余的动量。求这个反应释放了多少热量。

答:为了求出有多少热被释放，我们需要计算反应的焓:

啊°= [AH0 (O3) +啊°(M)] -[啊°(O) +啊°(O2) +啊°(M)]。(8.6)由于AH°(O2) = 0，

由表8.1可知，AH°= 142.7 kJ mol-1- 249.17 kJ mol-1 = -106.4 kJ mol-1。负号表示这是一个放热反应。因此，臭氧生成反应(8.5)每摩尔释放106.4 kJ。这些释放出来的热量使平流层空气变暖，并使其温度升高，在大约50公里的高度达到最高温度。注意，(8.5)中O的浓度是由O2、O3和其他物种的光解作用决定的。□

例8.2假设我们想知道反应的焓变:

我们的形式

Ah°= Ah°(co) + Ah°(h2o) - Ah°(co2) - Ah°(h2)

= + (-110.53) + (-241.82) - (-393.51) - (0.0) = 41.16 kJmol-1 (kJmol-1)。

AH°是正的，这意味着这个反应是吸热的，在这个过程中热量被吸收。□

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