3.7 热化学
化学变化中也常常伴有热效应，人们把研究具有热效应的化学反应的分支学科称为热化学（thermochemistry），实质上是热力学定律具体应用于化学反应体系，研究化学反应体系的热力学性质。
3.7.1 化学反应进度
对于化学反应方程可写为
0=∑νBB （3.71）
式中，B为反应物或产物，νB为相应的化学方程式的计量数，也可以将反应物写在等号之前，产物写在等号之后，如
（3.72）
为从数量上统一表达反应进行的程度，定义了新的物理量——反应进度（extent of reaction），用符号ξ表示，其数学表达式为
（3.73）
式中，nB，t和nB，0分别为t时刻和初始状态时B物质的物质的量，ξ的单位是mol。
显然 dnB=νBξ，ΔnB=νBξ （3.74）
即表示B物质发生dnB（ΔnB）变化时的化学反应进度为ξ（仅是反应进度的符号表示相同，而实际对应于dnB、ΔnB的反应进度的数值并不相等），将对应的反应所产生的热效应为drH（ΔrH）。
思考：
3-32 前面运用热力学第一定律都是将该定律用于物质不变的封闭体系发生的状态变化，为什么热力学第一定律还能用于反应前后物质发生改变的化学反应体系？
3-33 如何理解一个化学反应也可看作一个体系？这样的体系本质上不变的是什么？如何用热力学第一定律处理这类体系？
3-34 一个化学反应反应物体系和产物体系能是一个体系吗？将反应前后看作一个体系的不同状态合理吗？
3-35 试用热力学第一定律用于化学体系的类似原理分析社会体系“全面改革、经济转型、产业升级”的内涵。
3-36 引进反应进度有什么意义？
3.7.2 摩尔反应焓
热化学研究中所采用的状态函数变化值通常加上了一个下标“r”，表示化学反应（chemical reaction）状态函数的变化，以区别于非化学反应体系的状态函数的变化。
当研究恒温下化学反应的焓变时，通常用“ΔrH”表示，其摩尔反应焓定义为
（3.75）
由式（3.75）看出，摩尔反应焓（
）是反应进度为1mol时的反应焓变，单位为J/mol或kJ/mol，其值大小决定于化学反应本性以及反应体系所处的状态。如此，一个热化学方程式可以表示为
（3.76）
式中，
，表示按照方程式反应进度为1mol所产生的热效应。因为温度、压力、组成等对热效应有一定的影响，因此，书写热化学方程式时应该注明温度、压力、组成等条件，然后写出标明物质状态的化学方程式，再写出相应热力学函数的变化，两者之间用逗号隔开。为简化表示热化学方程式，一般在反应式中用“g、l、s”分别表示气体、液体、固体，以表示反应体系中各物质的状态；习惯上，如果不注明温度和压力表示298.15K、
下的反应。
由于反应进度和反应方程式的写法有关，例如300K、
下
H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）， ΔrHm（1） （1）
（2）
式（1）和式（2）虽然是反应物和产物都是相同的物质且反应条件也相同，由于反应热效应是按照反应式彻底进行1mol的反应，故这两个反应热效应之间的关系是：ΔrHm（1）=2ΔrHm（2），因此使用ΔrHm时一定要写明反应方程式，否则没有意义。
3.7.3 标准摩尔反应焓
当一个反应的反应物和产物都在标准状态下进行时所产生的摩尔焓变称为标准摩尔反应焓，符号为
，单位为J/mol或kJ/mol。用标准摩尔反应焓表示化学方程式可表示为
（3.77）
式中，
，表示在
下按照方程式的反应物生成产物反应进度为1mol所产生的焓变。例如298.15K、
下
有两层含义：①表示在298.15K、
时，反应按所写的方程式进行，当反应进度为1mol时的
为-51.8kJ/mol；②表示1mol纯的（单独存在的）H2（g）和1mol纯的I2（g）完全反应生成2mol纯的HI（g）的反应，它们之间并没有发生混合（这个想象的过程可通过范特霍夫平衡箱（见图4-10）来完成）。
例题3-11 已知反应：
，
，水的汽化热2.445kJ/g，试计算反应
。
解：
（2）
（3）
∵ （3）=（1）+（2）
∴ 
从式（3.76）和式（3.77）中看出，在计算反应焓变时要计算产物焓的总和和反应物的总和之差。如果能知道参与反应各种物质焓的绝对值，对于任一反应只要查表就能计算反应焓变了，未必把每个反应都去做一做。虽然物质焓的绝对值不能得到，为了解决问题的方便，可以采用一个相对的标准，同样可以解决反应焓变的计算问题。为此，人们结合常用的条件，规定了参考标准，得到了常用的热效应的数据参数，如标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓。
习题：
3-19 已知下列反应SATP时热效应，
（1）
（2）
（3）
（4）
计算反应
在SATP下反应时的
和
。
（55kJ/mol，50kJ/mol）
3.7.4 标准摩尔生成焓
某化合物的标准摩尔生成（formation）焓是指在
下由最稳定单质生成1mol指定相态的化合物的反应焓变，符号为
，下标为“f”，单位为J/mol或kJ/mol。例如298.15KHI的标准摩尔生成焓
再如H2SO4水溶液
通常
都是在298.15K时的数据，规定最稳定的单质如H2（g）、N2（g）、O2（g）、Cl2（g）、C（石墨）、S（正交硫）等的
。
对于水溶液中的离子如K+、Cl-等，其
为下列反应的
K（s）-e-=K+（aq，∞）
式中，（aq，∞）表示无限稀释的水溶液，对于不特别注明的离子，可用（aq）表示理想水溶液（溶液无限稀释，不考虑离子间的作用）。这种离子的生成焓在实践上难于实现，即不可能制备只有一种离子的水溶液，因此，规定H+的标准摩尔生成焓为零，由此求得其他离子的
。
有了物质的标准生成焓（可查阅教材附录）后，再来计算化学反应的焓变就容易了，例如预计算反应
的焓变，可以设计路线
根据Hess定律或焓是体系的状态函数的特性，知
由此我们得出利用物质的标准生成焓计算反应焓的公式
（3.78）
这样就可以通过查阅
的值，直接获得反应的焓变。
例题3-12 由标准摩尔生成焓计算298.15K时下列反应的标准摩尔反应焓。
按照公式（3.78），得
3.7.5 标准摩尔燃烧焓
某化合物的标准摩尔燃烧（combustion）焓是指在
、反应温度T时，单位物质的量的化合物B完全氧化为同温下的指定产物的标准摩尔焓变，符号为
，下标为“c”，单位为J/mol或kJ/mol。例如298.15K、
的标准摩尔燃烧焓
燃烧产物规定为：化合物中C变为CO2（g），H变为H2O（l），S变为SO2（g），N变为N2（g），Cl变为HCl（aq），金属都成为游离状态，也就是说规定这些化合物的
。
这样，我们可以根据物质燃烧焓的数据参数（见附录）计算反应焓，公式为
（3.79）
例如：计算25℃、
下反应
反应焓。
有机化合物的燃烧热在生产生活中有着重要的价值。工业生产中燃料的热值（燃烧焓）是燃料品质好坏的重要标志；脂肪、碳水化合物和蛋白质等食物是提供能量的来源物质，其燃烧焓的数值是营养学中的重要数据。
习题：
3-20 试由标准摩尔生成焓计算298.15K时下列反应的标准摩尔反应焓。
（1）
（2）
（44.012kJ/mol；84.399kJ/mol）
3-21 根据
、298K时下列反应热，计算298K时AgCl（s）的标准摩尔生成焓。
（1）
（2）
（3）
（4）
（-127.125kJ/mol）
习题：
3-22 已知SATP下的（COOH）2（s）、CH3OH（l）、（COOCH3）2（l）的标准摩尔燃烧焓分别为-246.0kJ/mol、-726.6kJ/mol、-1677.8kJ/mol，试计算以下反应标准摩尔反应焓。
