A-level化学知识点梳理系列（八）

焓变（一）
 在前面的章节中，我们系统地学习了化学键的知识。化学反应的本质就是旧键的断裂和新键的生成，并且这个过程伴随着能量的变化。
一、焓变
 物质中包含的能量叫做焓（enthalpy），虽然无法直接确定数值的大小，比方说我们无法知道1mol水有多少焓，但是我们可以知道一个物理或化学变化过程需要吸收或者释放多少能量，也就是我们可以知道焓变。
 在化学反应中，反应物的焓如果高于生成物的焓，多余的焓就要释放到周围的环境中，通常是以热的形式，所以这就是个放热反应（exothermic）；反之，如果反应物的焓低于生成物的焓，就需要从周围的环境中补充能量，这就是个吸热反应（endothermic）。根据我们定义的公式，∆H = H_products H_reactants，放热反应的∆H<0，吸热反应的∆H>0。理解了这些概念，要读懂enthalpy profile diagram也就比较容易了。
二、标准焓变
 标准状况下的焓变称为标准焓变，包括以下三个条件：气压为10⁵Pa，温度为298K（25℃），每种物质都处在正常的物理状态。那么，我们为什么要定义标准焓变呢？试想这样一个反应，氢气和氧气燃烧生成水，如果一个反应生成液态水，一个反应生成水蒸气，即使其他条件完全一致，这两个反应的焓变肯定也不一样，这样就失去了用焓变描述化学反应的意义，更不用说比较不同反应的焓变大小了。化学这门学科是需要记忆力的，当然不是死记硬背，而是通过理解来记忆。接下来我们就要引入几个标准焓变的概念。
 standard enthalpy change of reaction, ∆H_r^Ө（标准反应焓）
 the enthalpy change when the amounts of the reactants shown in the equation react to give products under standard conditions（注意标准反应焓的大小与反应方程式各物质前的系数有关系）
H₂(g) + 1/2O₂(g) H₂O(l), ∆H_r^Ө=-286 kJ mol^-1
  2 H₂(g) + O₂(g) 2H₂O(l), ∆H_r^Ө=-572 kJ mol^-1
standard enthalpy change of formation, ∆H_f^Ө（标准生成焓）
 one mole of compound is formed from its elements under standard conditions（哪怕这个反应不能实际发生，也需要严格按照定义写出）
 2Fe(s)+3/2O₂(g) Fe₂O₃(s), ∆H_f^Ө[Fe₂O₃(s)]=-842.2 kJ mol^-1
  standard enthalpy change of combustion, ∆H_c^Ө（标准燃烧焓）
     one mole of a substance is burnt in excess oxygen under standard conditions
     CH₄(g) + 2O₂(g) CO₂(g) +2H₂O(l),
     ∆H_c^Ө[CH₄(g)]=-890.3 kJ mol^-1
      standard enthalpy change of neutralisation, ∆H_n^Ө（标准中和焓）
     one mole of water is formed by the reaction of an acid with an alkali under standard conditions （数值大小与酸或碱的种类无关）
     HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H₂O(l), ∆H_n^Ө= -57.1 kJ mol^-1
     standard enthalpy change of solution, ∆H_sol^Ө （标准溶解焓）
     one mole of solute is dissolved in a solvent to form an infinitely dilute solution under standard conditions
     NaOH(s) + aq  NaOH(aq)
      standard enthalpy change of atomisation, ∆H_at^Ө （标准原子化焓）
     one mole of gaseous atoms is formed from its element under standard conditions （注意与键能的关系）
     1/2H₂(g)H(g), ∆H_at^Ө[1/2H₂(g)]=+218 kJ mol^-1=1/2 E(H-H)
      standard enthalpy change of hydration of an anhydrous salt （标准水合焓）
     one mole of a hydrated salt is formed from one mole of the anhydrous salt under standard conditions
     Na₂S₂O₃(s) + 5H₂O(l)  Na₂S₂O₃5H₂O(s), ∆H^Ө=-55 kJ mol^-1
     我们来做一些真题消化这些概念。

     s12-question paper 11



    解析：这个反应同时符合燃烧焓与生成焓的定义，并且氢气的燃烧是放热反应，∆H<0，所以应该选择D。

    解析：这道题考察的概念很简单，但是需要对不同的化学反应有一定的熟悉。碳酸钙的热分解是吸热反应，需要持续提供高温反应条件。而生石灰和水的反应是典型的放热反应。很多燃烧反应需要点燃，让同学误以为需要吸收热量，其实一旦点燃后，燃烧反应可以自发进行，并且释放大量的热。至于一开始为什么需要外界提供一部分能量，我们在后续章节会详细介绍。