当化学元素在化学反应中构成一种化合物时,根据热力学第一定律,化学能将转变为热能。转变中生成的能量称为化合物的生成焓(J/mol)。一般常用标准生成焓表示,即化学元素在定压条件下形成1 mol化合物所产生的焓的增量。选择温度为298 K,压力为0.1 MPa作为标准条件。标准生成焓用
表示。例如:
但
其中,Δh=283.10kJ/mol不是CO 2 的生成焓,因为反应物CO不是元素,而是化合物。
几种化合物(或元素)相互反应形成生成物时,放出或吸收的热量称为反应焓(kcal),可以由反应物及生成物的焓差来计算:
其中,
表示在温度为T、压力为1个大气压下的反应焓;
和
分别为各生成物和各反应物的摩尔数。“P”表示生成物,“R”表示反应物。
例如,CH 4 +2O 2 →CO 2 +2H 2 O的反应焓计算如下:
反应物总焓: [1×(-17.9)+2×0.0]kcal
生成物总焓: [1×(-94.0)+2×(-68.3)]kcal
由式(11)算出:
[-94.00-136.6-(-17.9)]×4.186=-890.36(kJ)
负的反应焓表示放热反应。有时,某些化合物的生成焓并不知道,这时不可能用热力学的方法来计算反应焓,可以用化学键能的概念来计算反应焓。
分裂两个原子之间的化学键,需要一定能量,即键能 ε ;相反,两个原子结合形成新化学键时,会放出一定的键能。将键分裂的键能减去键合成的键能就相当于反应焓。虽然用键能来计算反应焓是较粗糙的,但在没有生成焓资料的情况下,采用键能的概念来计算反应焓是有用的。
1 mol燃料完全燃烧释放的热量称为化合物的燃烧热。如果燃烧发生于定压过程,这时的燃烧热称为燃烧焓,用Δh f 表示。