赫斯定律

电动汽车泄漏的氢气会 与大气中的臭氧层发生反应 产生水。对于这样的反应，在实验室中 直接测量焓的变化 是很困难的。然而，这种反应可以在 实验室分两步进行以测量 每一步的焓值。在步骤 1 中，氧气被转换成臭氧气体，ΔH_1等于 285.4 千焦耳。在步骤 2 中，氢气和氧气 结合产生水蒸气，ΔH_2 等于 483.6 千焦耳。由于焓是一个状态函数，反应的焓变化 只取决于系统的初始状态，氢和臭氧，以及最终状态，水，而不考虑中间步骤。赫斯恒热求和定律 指出如果一个化学方程可以 分多个步骤写出，那么该方程的净焓 变化可以写成与每个步骤 相关的焓之和。通常，必须对热化学反应 进行控制以使反应总和为一个给定的 反应。化学计量的量和反应的方向 可以改变并且每个操纵反应的 新焓都可以确定。在这个例子中，已知焓变化的两个步骤 不能直接相加来求出未知的 反应焓。这是因为第一个方程式 以臭氧为产物，而我们关注的反应 是以臭氧为反应物。为了解决这一问题，第一个方程，吸热反应，必须转换 成反向放热反应，即 臭氧分解成氧气，并释放 285.4 千焦耳的热量。新的 ΔH 具有相同的值，但符号相反。尽管如此，将步骤 1 和步骤 2 的逆向反应相加，并不能像在臭氧转化为水 的过程中那样产生 3 摩尔的水 因为两者的化学计量系数是不同的。为了解决这一问题，每个反应的 化学计量系数及其相关的 焓变必须乘以 使系数与所关注的反应相匹配 或相抵消的因子。因为焓变取决于反应物 和产物的量，所以系数 和焓变之间的比率保持不变。为了得到 3 摩尔的水，步骤 2 必须乘以 3 除以 2，得到新的 ΔH_2 为 725.4 千焦耳。为了消耗 1 摩尔的臭氧，步骤 1 的逆向反应 必须乘以 1 除以 2，得到新的 ΔH_1 为 142.7 千焦耳。将修正后的热化学方程求和 并取消反应物和产物中出现的所有 化合物，得到所关注的反应。当新的ΔH_1 和 ΔH_2 相加时，氢气与臭氧之间的反应的焓变 为 868.1 千焦耳。