我們想知道用某些化合物合成另一種化合物需要多少「熱量」，並不一定需要做實驗，可以用某些已知道「熱含量」變化的反應去推測，推測的過程要依據依據「赫斯定律」與熱含量的性質來計算。

化學原理啟迪222

1.     使用赫斯定律計算一個反應的焓變化的時候，我們必須瞭解反應的焓變化ΔH具備2個性質：

（1）    如果反應逆轉，焓變化的正負號也相反（正的數值變成負，或負的數值變成正的數值）。

（2）    焓變化的強度直接與反應的反應物與產物份量成比例，意思是反應物與產物的數量愈多，焓變化得愈強。如果平衡方程式的係數乘上1個整數，焓變化的值也要乘上相同的整數。

2.     以上這二條規則都來自於焓變化的性質。規則（1）說明，焓變化的正負號代表在恆壓下熱流動的方向；逆反應的時候，熱的流動方向也跟著相反，因此正負號顛倒。

3.     為了證明這一點，我們來討論四氟化氙 xenon tetrafluoride的製備，它是由頓氣氙製造出來的二元化合物：

Xe(g)+2F2(g)→XeF4(s)  ΔH＝－251kJ

這個反應散熱，有251kJ的能量以熱的形式流到周遭。

4.     另一方面，如果無色的XeF4晶體分解為元素，根據這個方程式：

XeF4(s)→Xe(g)+2F2(g)

逆反應是系統從周遭吸收251kJ的能量。因此這個反應的焓變化ΔH＝＋251kJ。

5.     規則（2）來自於一個事實，焓變化ΔH的數值是可大可小的，全看反應物的份量多寡。舉例來說，如果這個反應的份量是1mole，釋放出251kJ的焓：

Xe(g)+2F2(g)→XeF4(s)

6.     所以如果我們把反應物與產物的份量增加到2倍去反應：

2Xe(g)+4F2(g)→2XeF4(s)

就會得到，反應釋放的焓增為2倍

ΔH＝2(－251kJ) ＝－502kJ

7.     【使用赫斯定律的小提示】與赫斯定律有關的計算，基本上須要處理好幾個反應，然後再相加變成最後我們想要的反應。在執行過程中，你必須要從想要的反應倒推出已經知道的各個反應要怎麼調整。必要的話可以把反應逆轉過來，或乘上正確的倍數。執行過程必然面臨到一些嘗試與錯誤，但如果你讓最終的反應引導你的每一個調正步驟，一定能系統化的解決問題。

8.     【範例】乙硼烷Diborane（B2H6）是高度容易起反應的硼氫化物，它一度是美國太空計畫的火箭燃料的可能選項。計算用硼和氫元素合成乙硼烷的焓變化，根據這個方程式

2B(s)+3H2(g)→B2H6(g)

利用以下的數據 

9.     【解題】為了求出進行反應所需的焓變化ΔH，我們必須把(a)、(b)、(c)和(d)反應整合成我們想要的反應方程式，每個調整過的方程式的焓變化ΔH加起來。

10.  進行這個程序步驟時，最好專注在目標反應的反應物和產物上。目標反應的反應物是B(s)和H2(g)，產物是B2H6(g)。我們怎麼取得正確的方程式呢？

11.  反應(a)有反應物B(s)，這是我們目標方程式需要的。因此我們將會以反應(a)原本的形式使用。反應(b)的反應物是B2H6(g)，但是在我們的目標反應中，B2H6(g)應該是是產物。所以反應(b)必須逆轉，並且焓變化ΔH的正負號必須改變。依據以上的觀點，我們得到 

(a)2B(s) + 3/2O2 → B2O3(s)   ΔH＝－1273kJ

－(b) B2O3(s) + 3H2O(g) →B2H6(g) + 3O2(g)  ΔH＝－（－2035kJ）

Sum：B2O3(s)+2B(s) +3/2O2(g)+3H2O(g) → B2O3(s) +B2H6(g)+3O2(g)  ΔH＝762 kJ

12.  刪去反應前後都有的物質，得到

2B(s)+3H2O(g) →B2H6(g) +3O2(g) ΔH＝762 kJ

13.  我們現在更接近目標反應了，但是我們仍然需要移除H2O(g)和O2(g)，並且在反應物的位置引入H2(g)。利用反應(c)和(d)，我們可做到這一點。如果我們對反應(c)和它的焓變化ΔH乘3倍，把這個結果跟上面的方程式相加，得到 

2B(s)+3H2O(g) →B2H6(g) +3O2(g) ΔH＝762 kJ

3×(c) 3[H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l)]  ΔH＝3（－286kJ）

Sum 2B(s)+ 3H2(g) + 3/2O2(g) +3H2O(g) →B2H6(g) +3/2O2(g) +3H2O(l) ΔH＝－96kJ

14.  我們可以消去反應前後兩側的3/2O2(g)，但是我們沒有辦法刪除H2O，因為反應前的H2O是氣體，反應後是溶液。這個問題可以透過增加反應(d)解除，為了配合上面的反應，我們把反應(d)×3：

2B(s)+ 3H2(g) +3H2O(g) →B2H6(g) +3H2O(l) ΔH＝－96kJ

3×(d)  3[H2O(l) → H2O(g)]    ΔH＝3(44kJ)

2B(s)+ 3H2(g) +3H2O(g) +3H2O(l) →B2H6(g) +3H2O(l) +3H2O(g)  ΔH＝+36 kJ

15.  這個步驟得到問題想求的目標反應：

2B(s)+3H2(g)→B2H6(g)  ΔH＝+36 kJ

所以合成1mol的乙硼烷diborane的需要的能量ΔH是+36 kJ

n         翻譯編寫Steven S. Zumdahl《Chemical Principles》