化学反应中能量的变化规律

彭劲博

   作为高中化学课程中的基础知识，化学反应中的能量变化一直是各类考试中的主要考查对象，要想快速、准确地解决能量变化的相关问题，除了需要熟练掌握吸热反应、放热反应、盖斯定律等基础知识的运用外，还必须在学习过程中总结化学反应中能量的变化规律。

   从近年来各地区高考化学试卷来看，对于化学反应中能量的变化的考查，主要集中在热化学方式地书写以及判断、反应热的相关计算、反应热的大小比较等方面。同时，就近年来高考化学的命题趋势而言，有关能量变化的题型越来越丰富，考查范围不断拓展，这无疑增加了学习难度。因而掌握化学反应中能量的变化规律，才能够从容应对各种题型，提高解题的效率和正确率。

   一、能量变化概念

   在一切化学反应中，反应物与生成物所具有的总能量始终是不一致的，即化学反应过程中能量始终处于变化状态。化学反应中能量的变化主要表现形式为热量的变化。热量变化有被分为放热反应和吸热反应。

放热反应是在化学反应过程中热量被放出，在此过程中生成物的总能量低于反应物的总能量。常见放热反应有燃料的燃烧、水化合与生石灰、中和反应等。

   吸热反应是在化学反应过程中热量被吸收，在此过程中生成物的总能量大于反应物的

   总能量。H2还原CuO的反应，二氧化碳与灼热的碳反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应都属于吸热反应。

   反应热：在化学反应过程中所放出或吸收的热量。通常用ΔH表示：ΔH<0时为放热反应，ΔH>0为吸热反应。

   （一）燃烧热：101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热，DΔH<0。

   （二）中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所放出的热， DΔH<0。  燃烧热中和热反应物的量1mol/生成物的量/1molH2O注意点一定是指101kPa时1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物时的热效应。C→CO2, H→H2O(l), S→SO2…

稀溶液中，强酸与强碱反应的中和热都相同，均约为57.3kJ/mol

 

   二、热化学方程式书写规律

   用于表明化学反应热效应的化学方程式被称之为热化学方程式。热化学方程式的书写应遵循以下规律：

   （一）反应的温度、压强一定要明确标注，反应热明确标注在化学方程式的右端， 在热化学方程式H中的“+”与“－”必须明确标注，“+”代表吸热，“－”代表放热。

   （二）反应物和生成物的状态必须明确标准，由于在不同状态下，物质反应热会随能量的变化而不同。如果是同素异形体，则需要将同素异形体的名称进行明确地标注。

   （三）热化学方程式各物质前的计量数只表示物质的量，而不表示粒子个数，因此其即可以为分数也可以为整数，反应热数据会应计量数的不同发生变化。

   （四）要注意反应热的单位：反应热的单位是kJ/mol。1 mol的基本单元不是某一反应物或生成物的分子(或原子等)，而是指1 mol反应。如已经写出了热化学方程式：2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)；ΔH＝‑571.6 kJ/mol，1 mol反应是代表2 mol H2(g)与1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l)，放出热量为571.6 kJ; 如已经写出了热化学方程式：H2(g)+（1/2）O2(g) =H2O(l);ΔH＝－285.8 kJ/mol，1 mol反应是代表1 mol H2(g)与（1/2） mol O2(g)完全反应生成1 mol H2O(l)，放出热量为285.8 kJ。

   （五）反应热之间的“加与减”必须清晰明确，无论化学反应是分步完成或者是一步完成，在此过程中的反应热是一致的。因而与数学方程式相同，热化学反应方程式也可以进行“加与减”。

   （六）在反应热的相关计算问题中，可以将热量当作一种“特殊物质”，利用列出比例关系的方式进行计算。

   （七）当反应类型相同时，必须明确区分写出代表燃烧热的热化学方程式与书写热化学方程式：如写出氢气完全燃烧的热化学方程式，下面两种写法均正确：2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)；ΔH＝－571．6 kJ/mol  H2(g)+（1/2 ） O2(g) =H2O(l)；ΔH＝－285．8 kJ/mol。但如果要求写出表示氢气燃烧热的热化学方程式则只有第二个是正确的，即要求可燃物的物质的量必须是1 mol。  

   三、盖斯定律

   在一定的条件下，一个化学反应不管是分几次完成还是一次完成，其反应的总热效应是始终保持一致的。根据盖斯定律，化学方程式可以像代数式一样，进行加减运算，相应的反应热也可以进行加减。在解决未知反应的热效应问题时，利用盖斯定律，能够快速、准确地解决问题。

例如：

已知：O2(g) ＝O2+(g)+e-  ； △H1=117 5.7 kJ·mol-1

PtF6(g) + e- ＝ PtF6-(g)；△H2= - 771.1 kJ·mol-1

O2+PtF6-(S) ＝ O2+(g)+ PtF6- (g)；△H3= 482.2 kJ·mol-1

则反应O2(g）+ PtF6(g)= O2+PtF6-(S) 的△H=__________kJ·mol-1

解：利用盖斯定律，△H1+△H2+（-△H3）= —77.6 kJ·mol-1；

    反应热大小的规律

   （一）同一反应生成物状态不同时

    2H2(g)+O2(g)   2H2O(1)； ΔH1

    2H2(g)+O2(g)   2H2O(g)； ΔH2

    由于气体转化为液体会发生放热反应，故：ΔH1<ΔH2

（二）同一反应反应物状态不同时

S(g)+O2(g)  SO2(g)；DΔH1

S(s)+O2(g)  SO2(g)；   ΔH2

    由于固体转化为液体时会吸热，故：ΔH1<ΔH2

（三）两个相联系的不同反应比较

C(s)+O2(g)  =  CO2(g)； ΔH1

C(s)+1/2O2(g)  =  CO(g)  ΔH2

可以设计成：C(s)    CO(g)    CO2(g)

   故：ΔH1<ΔH2

   四、结束语

   掌握化学反应中能量的变化规律，并将其灵活地运用于相关题型的解答中，能够有效地提升解题的效率和准确率。同时在学习过程中学会发现和探索规律，并对规律进行总结和归纳，不仅能够有效地提高学习效率，同时对于逻辑思维能力和创造能力地自我培养都具有积极地促进作用。

（作者单位：长沙市长郡梅溪湖中学）