高中化学 24 反应热、焓变、热化学方程式、燃烧热

陈一男学习网站[ ChenYinan.com ] - 中国化学学会 - 中国院士 - GeoGebra - 化学基础

一、反应热与焓变

反应热：化学反应过程中所释放或吸收的热量，叫做反应热，通常用符号\(Q\)表示。反应热的单位一般为\(kJ/mol\)。当化学反应吸收热量时，\(Q\gt0\)；当化学反应放出热量时，\(Q\lt0\)。

焓变：在恒压条件下进行的化学反应的热效应等于焓变，用符号\(\Delta H\)表示。焓变与反应热的关系为\(\Delta H = Q_{p}\)（\(Q_{p}\)表示恒压反应热）。焓变也是衡量化学反应热效应的一个重要物理量，同样，当\(\Delta H\lt0\)时，反应为放热反应；当\(\Delta H\gt0\)时，反应为吸热反应。

二、热化学方程式

定义：表示化学反应与反应热关系的方程式叫做热化学方程式。它不仅表明了化学反应中的物质变化，还表明了反应中的能量变化。

书写要点：

注明反应物和生成物的聚集状态，通常用\(s\)表示固体，\(l\)表示液体，\(g\)表示气体，\(aq\)表示溶液。因为物质的聚集状态不同，所具有的能量也不同，对反应热会产生影响。

注明反应的温度和压强，若反应是在\(25^{\circ}C\)、\(101kPa\)下进行，可省略不写。

热化学方程式中化学计量数只表示物质的量，不表示分子个数，因此可以是整数，也可以是分数。

热化学方程式后面必须注明反应热\(\Delta H\)的数值、单位及正负号。例如，氢气燃烧的热化学方程式为\(H_{2}(g)+\frac{1}{2}O_{2}(g)=H_{2}O(l)\) \(\Delta H=-285.8kJ/mol\)，表示\(1mol\)氢气与\(0.5mol\)氧气完全反应生成\(1mol\)液态水时放出\(285.8kJ\)的热量。

三、燃烧热

定义：在\(101kPa\)时，\(1mol\)纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。例如，碳完全燃烧生成二氧化碳，氢气完全燃烧生成液态水，硫完全燃烧生成二氧化硫等都是生成稳定氧化物的过程。

表示方法：燃烧热通常用\(\Delta H\)表示，且\(\Delta H\lt0\)。例如，\(H_{2}\)的燃烧热为\(-285.8kJ/mol\)，表示为\(\Delta H_{燃烧}(H_{2})=-285.8kJ/mol\)，其热化学方程式为\(H_{2}(g)+\frac{1}{2}O_{2}(g)=H_{2}O(l)\) \(\Delta H=-285.8kJ/mol\)。

燃烧热的测定：一般通过实验的方法来测定物质的燃烧热。实验中，将一定量的物质在纯氧中完全燃烧，使燃烧产生的热量传递给一定量的水或其他介质，通过测量介质温度的升高来计算燃烧放出的热量，进而确定该物质的燃烧热。

四、反应热、焓变、热化学方程式与燃烧热的关系

反应热是一个比较宽泛的概念，包括了化学反应过程中所有的热量变化情况，而焓变是在恒压条件下反应热的特定表示。热化学方程式则是用来准确描述化学反应与反应热之间定量关系的化学方程式，通过热化学方程式可以直观地看出反应的物质变化以及相应的能量变化。

燃烧热是反应热的一种特殊情况，它规定了特定的反应条件（\(101kPa\)）和反应物的量（\(1mol\)纯物质）以及生成物的状态（稳定氧化物），是衡量物质燃烧时放出热量多少的一个重要指标。燃烧热的数值可以通过相应的热化学方程式来确定，而热化学方程式的书写也需要遵循燃烧热的定义和相关要求。

五、应用举例

根据热化学方程式计算反应热：已知\(2H_{2}(g)+O_{2}(g)=2H_{2}O(l)\) \(\Delta H=-571.6kJ/mol\)，则\(1molH_{2}\)完全燃烧生成液态水时放出的热量为\(\frac{571.6kJ}{2}=285.8kJ\)，与\(H_{2}\)的燃烧热数值相符。

判断物质的稳定性：一般来说，物质的燃烧热越大，其生成的氧化物越稳定，而该物质本身相对越不稳定。例如，碳燃烧生成二氧化碳的燃烧热比生成一氧化碳的燃烧热大，说明二氧化碳比一氧化碳稳定，碳在氧气充足时更倾向于生成二氧化碳。

反应热、焓变、热化学方程式和燃烧热等概念是高中化学中热化学部分的重要知识点，它们之间相互联系，对于理解化学反应中的能量变化规律以及相关化学计算和应用都具有重要意义。