高中化学：化学反应的热效应

在日常生活、生产中，人们广泛利用一些化学反应释放的能量，如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量呢？用什么方法可以测定、计算这些热量呢？

一、化学反应的反应热

1、定义：化学上规定，当化学反应的反应物与产物的温度相同时，反应所吸收或释放的能量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。

2、表示符号：通常用Q表示，且反应放热时，反应体系减少热量，     Q为负；反应吸热时，反应体系增加热量，Q为正。

3、决定因素：对于一个给定的化学反应，反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件（如温度、压强、溶液的浓度等）有关。

4、测量方法：反应热的数据可以用量热计测量。在测量反应热的实验中，反应吸收或放出的热量可以通过反应前后体系温度的变化来计算：Q＝－C（T2-T1）

其中，C代表溶液及量热计的热容，T2 、T1 分别代表反应前和反应后体系的热力学温度（T＝ t +273.15℃）。

二、化学反应的焓变

1、焓变

（1）定义：为了描述与反应热有关的能量变化，引入了一个叫做“焓”的物理量，产物的总焓与反应物的总焓之差，称为化学反应的焓变。用焓变来描述与反应热有关的能量变化。

（2）表达式：△H ＝ H（产物）－H（反应物）

（3）焓变与反应热的关系：如果化学反应过程中发生的是等压反应，而且没有电能、光能等其他形式能量转化，则反应热等于反应焓变，即Qp＝△H。

从上面的关系式可以看出：当△H>0时，产物总焓大于反应物总焓，反应是吸收能量的，为吸热反应；相反△H<0时，为放热反应。

2、热化学方程式

（1）概念：将物质变化和反应热同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式。

如：2H2（g）+O2 （g）＝2H2O （l） △H（273K）＝－571.6KJ/mol表示的含义是在273K时，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时，放热571.6KJ。

（2）书写注意事项：

①在各物质的化学式后面用括号注明聚集状态，一般用英文字母g、l、s分别代表物质的气态、液体、固态。

② 在 △H后要注明温度，因为同一反应在不同温度下进行时反应热不同，通常298K时可以省略。

③标明△H的符号：吸热表示为“＋”，放热表示为“－”。

④△H的单位为J/mol或KJ/mol。其中，每mol是表明参加反应的各物质的物质的量与热化学方程式中各物质的系数相同。

⑤热化学方程式的系数可以是整数，也可以是分数，若各物质的系数加倍，则△H的数值也加倍；若反应逆向进行，则△H改变符号，但数值不变。

三、反应焓变的计算－盖斯定律

1、盖斯定律：一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应的焓变是一样的。

2、反应焓变的计算方法：由盖斯定律可知，若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。因此可利用已知化学反应的热效应，通过代数的加减来求得某一反应的热效应。但运算时必须注意，欲消去的物质的种类、状态均应该相同。

例1、已知化学方程式2C（s）+O2（l） ＝ 2CO（g），2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）都是放热反应，据此判断，下列说法不正确的是 （         ）

A、12g碳所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量

B、56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量

C、12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量

D、将一定质量的碳燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多

分析：本题考查反应物、生成物的能量大小与反应热的关系。

解析：根据能量守恒规律，对于放热反应，反应物的总能量一定大于生成物的总能量，但不同的反应物，如碳和CO，能量无法比较。

答案：A

例2、反应A（g）+B（g）→C（g） 的焓变△H>0，则该反应必定吸热。这种说法对不对？为什么？

分析：本题考查焓变的应用条件，要注意其应用范围。

解析：如果化学反应过程中体系的压强不变，而且没有电能、光能等其他形式能量转化，则反应热等于焓变，即Qp＝△H＝H（产物）－H（反应物），由此看出，若△H>0，则说明反应吸热；△H<0反应放热。但如果反应过程中存在电能、光能等其他形式的能量转化，则Qp≠△H。

答案：这种说法不正确。因为这种说法是有条件的，必须在化学反应过程中体系的压强不变，而且除去伴随体系体积改变而消耗能量外，没有电能、光能等其他形式能量转化时才能成立，否则不成立。

例3、0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼，放出649.5KJ热量，其热化学方程式为___________________________________；又知H2O （l）＝H2O （g） △H＝44KJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是 ____________。

分析：书写热化学方程式应该注意的事项是什么，这是本题的考查重点。

解析：解本题首先要计算出每摩尔B2H6燃烧放出的热量为：649.5KJ/0.3mol＝2165KJ/mol，则热化学方程式为：B2H6（g）+3O2 （g）＝B2O3（s） +3H2O （l） △H＝－2165KJ/mol;

而1mol乙硼烷燃烧生成气态水时，放热应为△H＝－2165KJ/mol＋3×44KJ/mol＝-2033KJ/mol，故相应的热化学方程式为：B2H6（g）+3O2 （g）＝B2O3（s） +3H2O （g） △H＝－2033KJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是 （11.2L/22.4L/mol）×2033KJ/mol＝1016.5KJ。

答案：B2H6（g）+3O2 （g）＝B2O3（s） +3H2O （l） △H＝－2165KJ/mol; 1016.5KJ

例4、已知下列热化学方程式：

①Fe2O3（s）+3CO（g）＝2Fe（s）+3CO2（g）△H1＝－26.7KJ/mol

②3Fe2O3（s）+CO（g）＝2Fe3O4（s）+CO2（g）△H2＝－50.75KJ/mol

③3Fe3O4（s）+CO（g）＝3FeO（s）+CO2（g）△H3＝－36.5KJ/mol

不用查表，计算反应FeO（s）+CO（g）＝Fe（s）+CO2（g）的焓变。

分析：盖斯定律究竟如何具体应用，热化学方程式的相加减与相应焓变的相加减应保持相对的一致性。

解析：由盖斯定律可知，若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。因此可利用已知化学反应的热效应，通过代数的加减来求得某一反应的热效应。但运算时必须注意，欲消去的物质的种类、状态均应该相同，否则不能消去。

答案：令①×3－②－③×2得④

6FeO（s）+6CO（g）＝6Fe（s）+6CO2（g） △H4

再将④/6得：FeO（s）+CO（g）＝Fe（s）+CO2 （g） △H

故△H＝（3△H1－△H2－2△H3）/ 6

＝ [3×（-26.7KJ/mol）-（-50.75KJ/mol）-2×（-36.5KJ/mol）]/6

＝7.28KJ/mol

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