本文拟结合具体实例，探讨气态双原子分子键能热力学计算的一般方法.

1. 气态双原子分子键能的热力学计算方法

   气态双原子分子的标准键能（E^θ）是25℃标态下，气态双原子分子断开1摩尔化学键（特指单键、双键

或三键）时的焓变. 

      298.15K时双原子气态分子AB(g)的标准键能[E^θ(AB_,g)]计算方法如下：

      AB(g)→A(g)+B(g)           （1）

      则：Δ_rH^θ_m,1=E^θ(AB_,g)=Δ_fH^θ_m(A,g) +Δ_fH^θ_m(B,g)- Δ_fH^θ_m(AB,g)               （2）

       式（2）中Δ_rH^θ_m,1代表式（1）的标准摩尔焓变；各气态物质的Δ_fH^θ_m可通过查热力学数据表获取.

       另热力学规定：Δ_fH^θ_m(指定单质，298.15K)=0.

   2. 有关物质的热力学数据

       25℃标态下有关物质的标准摩尔生成焓，参见如下表1.

        表1. 25℃标态下有关物质的标准摩尔生成焓^[1]

3.键能（E^θ）的热力学计算

3.1 H₂(g)、N₂(g)及O₂(g)键能的计算

     [例1]. 利用表1数据，分别计算25℃标态下H₂(g)、N₂(g)及O₂(g)的键能（E^θ）.

      解：（1）H₂(g)键能的计算

                  H₂(g)→H(g)+H(g)

                  Δ_rH^θ_m=E^θ(H₂,g)=2Δ_fH^θ_m(H,g)-Δ_fH^θ_m(H₂,g)=2×217.999kJ·mol^-1-0=435.998kJ·mol^-1

               （2）N₂(g)键能的计算

                 N₂(g)→N(g)+N(g)

                 Δ_rH^θ_m=E^θ(N₂,g)=2Δ_fH^θ_m(N,g)-Δ_fH^θ_m(N₂,g)

                               =2×472.68kJ·mol^-1-0=945.36kJ·mol^-1

               （3） O₂(g)键能的计算              

                      O₂(g)→O(g)+O(g)

                  Δ_rH^θ_m=E^θ(O₂,g)=2Δ_fH^θ_m(O,g)-Δ_fH^θ_m(O₂,g)

                             =2×249.18kJ·mol^-1-0=498.36kJ·mol^-1

          由上可知：H₂(g)、N₂(g)及O₂(g)的键能分别为435.998、945.36及498.36kJ·mol^-1.

       另需强调：双原子分子间的多重键受热时必须同时断开.

3.2 CO(g)、NO(g)及OH(g)键能的计算

   [例2]. 利用表1数据，计算25℃标态下CO(g)、NO(g)及OH(g)的键能（E^θ）.

    解：（1）CO(g)键能的计算

              CO(g)→C(g)+O(g)

             Δ_rH^θ_m=E^θ(CO,g)=Δ_fH^θ_m(C,g)+Δ_fH^θ_m(O,g)-Δ_fH^θ_m(CO,g)

                          =716.68kJ·mol^-1+249.18kJ·mol^-1-(-110.53kJ·mol^-1)=1076.39kJ·mol^-1

            （2）NO(g)键能的计算

                 NO(g)→N(g)+O(g)

          Δ_rH^θ_m=E^θ(NO,g)=Δ_fH^θ_m(N,g)+Δ_fH^θ_m(O,g)-Δ_fH^θ_m(NO,g)

                       =472.68kJ·mol^-1+249.18kJ·mol^-1-91.29kJ·mol^-1=630.57kJ·mol^-1

             （3）OH(g)键能的计算

                  OH(g)→O(g)+H(g)

           Δ_rH^θ_m=E^θ(OH,g)=Δ_fH^θ_m(O,g)+Δ_fH^θ_m(H,g)-Δ_fH^θ_m(OH,g)

                        =249.18kJ·mol^-1+217.999kJ·mol^-1-39.0kJ·mol^-1=428.179kJ·mol^-1

   4. 结论

      ⑴ 25℃标态下，有关气态双原子分子键能数据参见如下表2：

                    表2. 25℃标态下，有关气态双原子分子键能数据

    ⑵键能的热力学定义决定了气态双原子分子间多重键必须同时断裂.

参考文献

[1] Lide D R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89th ed, Chemical Co, 2008,17:2688.