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热化学及热化学方程式的书写

化学反应所释放的热量是日常生活和工农业生产所需能量的主要来源。此外，化学反应的热量问题在化工生产上有重要的意义。例如，在合成氨反应中要放出许多热量，而在制造其原料氢的水煤气反应中要吸收热量。作化工设计时，前者需设法把热量传走，后者要设法供应所需的热量。把热力学第一定律具体应用到化学反应上，讨论和计算化学反应的热量变化问题的学科，称为热化学。

在恒压或恒容而且不做其他功的条件下，当一个化学反应发生后，若使产物的温度回到反应物的起始温度，这时体系放出或吸收的热量称为反应热。化学反应热是重要的热力学数据，是通过实验测定的。

图4－4是测量燃烧热用的一种弹式量热计，测得的是恒容热效应。根据所测反应不同，有多种量热计。现代的差热分析仪和差示扫描量热仪都可用于测量反应热。关于反应热的测定将由物理化学课解决。

一、热化学方程式的写法

表示化学反应与热效应关系的方程式叫做热化学方程式。因为化学反应的热效应与反应进行时的条件(恒压还是恒容、温度、压力)有关，也与反应物和生成物的物态及物质的量有关。所以写热化学方程式须注意以下几点：

1．用△rH和△rU分别表示恒压或恒容反应的热效应。正负号采用热力学习惯(见§2－1)。

2．表明反应的温度及压力。习惯采用105Pa①为标准压力。热力学规定物质(理想气体、纯固体，纯液体)处于105Pa下的状态为标准状态，由于温度没有给定，因此每个温度都存在一个标准状态。用右上标“”表示标准态。温度则用括号标注在△rH之后。如△rH(298)②表示参加反应各物质都处于标准态，并在298.15K时反应的等压热效应。因常用298.15K的热效应，为了简便起见，不注明温度即表示是298.15K的热效应。

3．必须在化学式的右侧注明物质的物态或浓度。可分别用小写的s，l，g三个英文字母表示固．液，气。如果物质有几种晶型，也应注明是那一种。

4．化学式前的系数是化学计量数，它是无量纲的①，可以是整数或简单分数。

例2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)△rH(298)＝－483.6kJ·mol－1

298K中学化学课本是把反应热写在化学方程式里，如

298K

2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)＋483.6kJ

＋Q代表放热，－Q代表吸热。看起来比较直观，但不如上述方法准确，在化学热力学中不使用。

反应热的单位是kJ·mol－1，表示的是摩尔反应热，即按照所给反应式发生mol反应时吸收或放出的热量。对于等压过程，称为等压反应热，其数值等于在等压且不做其它功的条件下发生1mol反应时焓值的变化。完整的符号应为△rHm，为了简便，常省去下标“m”。应该注意这里所说的基本单元并不一定是某一反应物或生成物的分子(或原子等)，而是按该反应式所示的那些粒子的特定组合②。反应热的数值是该特定组合的基本单元数为6.022×1023时反应的热效应。如上例是表示2molH2(g)与1molO2(g)反应生成了2molH2O(g)时，体系焓的改变值，即相应反应的等压热效应是－483.6kJ·mol－1。对于同一反应如果反应式中化学计量数不同

例H2(g)＋O2(g)＝H2O(g)△rH＝－241.8kJ·mol－1

此时物质的基本单元改变了，等压热效应的数值亦随之变化。又如果，氢与氧反应生成的不是H2O(g)而是H2O(1)，因粒子的物态发生变化，物质的基本单元为下式所示那些粒子的特定组合，其等压热效应亦随之改变如下：

H2(g)＋O2(g)＝H2O(1)△rH＝－285.8kJ·mol－1

故不能离开相应的反应式去表示反应热为若干。反应式不同，△rH值不同。

因△H和△U是状态函数的改变量，当体系的始态与终态相互颠倒时，热效应的绝对值不变，正负号相反。例如

H2O(1)＝H2(g)＋O2(g)△rH＝－285.8kJ·mol－1

二、书写热化学方程式的注意事项

1.要注明反应物和生成物的聚集状态，因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关。即反应物相同，而状态不同，ΔH也不同。

2.要注明反应温度和压强（若为同素异形体，要注明名称）。因为ΔH的大小和反应的温度、压强有关。如不特别注明，即表示在101kPa和25℃下反应。

3.热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数，相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其ΔH也同等倍数地改变。

4.ΔH的表示：在热化学方程式中ΔH的“+”与“－”一定要注明，“+”代表吸热，“－”代表放热。