反应的焓是热力学函数，可以计算在化学反应中获得或传递的热量，前提是该反应在恒定压力下发生。定义为内部能量U加压力P乘以化学反应中物质的体积V的乘积，如下所示：H = U + P∙V
因此，焓具有能量的大小，在国际测量系统中，它以焦耳为单位。为了理解焓与化学反应中交换的热量之间的关系，有必要记住热力学的第一定律，该定律陈述如下：Q =ΔU+ W
图1.在气体燃烧中，焓降低。资料来源：
第一定律指出，在热力学过程中交换的热量等于过程中涉及的物质的内部能的变化加上过程中这些物质所完成的功。
在任何过程中，功W均通过以下关系式计算：
在上面的表达式中，Vi是初始体积，Vf是最终体积，P是压力。如果该过程在恒定压力P下进行，则所得功为：
ΔV是体积的变化。
定义
化学反应是热力学过程，通常在恒压下发生，并且在大气压下非常频繁。由于这种热力学过程在恒定压力下发生，因此称为“等压过程”。
在这种情况下，热力学第一定律可以这样写：
Qp =ΔU+ P∙ΔV
Qp表示热量已在恒定压力下交换。如果在前面的表达式中引入了焓H = U + P∙V的定义，那么我们得到：
Qp =ΔH
因此，正的焓变表示从环境吸收热量的反应。这是吸热反应。
相反，如果焓变为负，则为放热反应。
实际上，“焓”一词来自希腊语“焓”，意思是“加热”。
焓通常也称为热。但是应该清楚的是，它与热量不同，而是热力学过程中的热交换改变了焓。
与热量的关系
与热量不同，焓是状态的函数。在计算焓变时，您正在计算两个函数的差，这些函数仅取决于系统的状态，例如内部能量和体积。
ΔH=ΔU+ P∙ΔV
由于反应中压力保持恒定，因此反应的焓是状态的函数，仅取决于内部能量和体积。
在化学反应中，反应物的焓可以定义为每种反应物的总和。所有产品的焓值之和。
反应的焓变是产物的差减去反应物的差：
图2.焓图。资料来源：自制。
在吸热反应中，产物的焓大于反应物的焓。也就是说，反应从环境中吸收热量。相反，在放热反应中，反应物的焓大于产物的焓，因为该反应将热量释放到环境中。
标准焓
由于化学反应的焓变可能取决于压力和温度，因此习惯上定义标准反应条件：
标准反应温度：25℃。
标准反应压力：1 atm = 1 bar。
标准焓表示为：H°
热化学
在热化学方程式中，不仅反应物和产物很重要，焓变也很重要。焓被理解为对过程中发生的变化的反应。
作为示例，让我们看一下以下反应：
2 H2（气体）+ O2（气体）→2 H2O（液体）; ΔH°= -571.6 kJ（放热）。
H2（气体）+（1/2）O2（气体）→H2O（液体）; ΔH°= -285.8 kJ（放热）。
2 H2O（液体）→2 H2（气体）+ O2（气体）; ΔH°= +571.6 kJ（吸热）。
焓是一个广泛的热力学量
如果化学方程式的各项乘以或除以某个因子，那么焓将被乘以或除以相同的因数。
如果反应逆转，则反应焓的符号也逆转。
解决的练习
-运动1
乙炔气C2H2是由碳化钙CaC2在环境温度和压力下与水成粒状反应制得的。
作为数据，我们有反应物形成的焓：
ΔH°（CaC2）= -59.0 kJ /摩尔
ΔH°（H20）= -285.8 kJ /摩尔
以及产品形成的焓：
ΔH°（C2H2）= +227.0 kJ /摩尔
ΔH°（Ca（OH）2）= -986.0 kJ /摩尔
找到反应的标准熵。
解
首先是提出平衡化学方程式：
CaC2（s）+ 2H2O（l）→Ca（OH）2（s）+ C2H2（g）
现在，反应物，产物和反应的焓为：
-试剂：-59.0 kJ / mol -2∙285.8 kJ / mol = -630.6 kJ / mol
-产品：-986.0 kJ / mol + 227.0 kJ / mol = -759 kJ / mol
-反应：ΔH°= -759 kJ / mol-（-630 kJ / mol）= -129 kJ / mol
这是放热反应。
-练习2
在标准条件下燃烧1升乙炔时，会释放多少热量？
解
一旦达到平衡，乙炔的燃烧反应如下：
C2H2（g）+（5/2）O2（g）→2 CO2（g）+ H20（l）
我们需要产品形成的焓：
ΔH°（CO2）= -393.5 kJ /摩尔
ΔH°（H2O（l））= -285.8 kJ /摩尔
焓的计算
利用这些数据，我们可以计算出产品的焓：
ΔH°（乘积）= 2 *（-393.5 kJ / mol）+（-285.8 kJ / mol）= -1072.8 kJ / mol
以及反应物形成的焓：
ΔH°（C2H2）= 227.0 kJ /摩尔
ΔH°（O2）= 0.0千焦/摩尔
反应物的焓为：
227.0 kJ / mol +（5/2）* 0.0 = 227.0 kJ / mol
摩尔反应焓将为：ΔH°（产物）-ΔH°（反应物）= -1072.8kJ / mol-227.0 kJ / mol = -1299.8 kJ / mol
燃烧焓
现在我们需要知道在标准条件下每升乙炔中有多少摩尔乙炔。为此，我们将使用理想气体的状态方程，从中解出摩尔数。
摩尔数n = P * V /（R * T）
P = 1大气压= 1.013 x10⁵Pa
V = 1 l = 1.0 x 10 ^ -3m³
R = 8.31 J /（摩尔* K）
T = 25°C = 298.15 K
n = 0.041摩尔
1升乙炔的燃烧焓为0.041 mol *（-1299.8 kJ / mol）= -53.13 kJ
负号表示这是放热反应，释放出53.13 kJ = 12.69 kcal。
参考文献
- 栗子E.化学反应的焓。从以下网站恢复：lidiaconlaquimica.wordpress.com
- 热化学。反应的焓。从以下位置恢复：recursostic.educacion.es
- 热化学。标准反应焓的定义。从以下网站恢复：quimitube.com
- 维基百科。标准反应焓。从以下站点恢复：Wikipedia.com
- 维基百科。形成焓。从以下站点恢复：Wikipedia.com