选择性必修1 第一章 化学反应的热效应
人教版（2019）选择性必修1《化学反应原理》 · 河南高二。
本章把初中「放热吸热」的定性说法升级成 $\Delta H$ 的定量计算，热化学方程式书写与盖斯定律几乎年年出现在大题里。
1 知识点总结
1.1 体系、环境与反应热
研究化学反应的能量变化，要先划定体系，把体系之外的部分叫环境。体系与环境之间传递的热量叫反应热，用 $Q$ 表示。化学反应在恒温条件下进行时，释放或吸收的热量就是它的反应热。
反应热有正负之分：体系放热，$Q>0$；体系吸热，$Q<0$。这个符号是站在体系角度看的，初学者常会看反。
从微观上看，反应热来自化学键的断裂与形成。断键吸收能量，成键放出能量。若成键放出的能量大于断键吸收的能量，反应就放热；反之吸热。
1.2 焓变
化学上更常用焓变 $\Delta H$ 来表征反应热。规定放热反应 $\Delta H<0$，吸热反应 $\Delta H>0$，单位是 $\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$。
$$ \Delta H = H(\text{生成物}) - H(\text{反应物}) $$
$\Delta H$ 只与始态和终态有关，与反应经历的途径无关，这正是下面盖斯定律的依据。
常见放热反应：所有燃烧反应、中和反应、金属与酸的反应、大多数化合反应。常见吸热反应：大多数分解反应、以碳或 $\mathrm{H_2}$ 作还原剂的吸热反应、$\mathrm{Ba(OH)_2\cdot 8H_2O}$ 与 $\mathrm{NH_4Cl}$ 的反应。
1.3 热化学方程式
热化学方程式要写明三件事：各物质的状态 $(\mathrm{s,l,g,aq})$、反应的物质的量、$\Delta H$ 的数值与符号。
$$ \mathrm{H_2(g) + \frac12 O_2(g) = H_2O(l)} \quad \Delta H = -285.8\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}} $$
书写要点：
- 化学计量数可以是分数，因为它表示的是物质的量。
- 计量数加倍，$\Delta H$ 也加倍；反应逆向书写，$\Delta H$ 变号。
- 必须标状态。同一反应里 $\mathrm{H_2O}$ 是液态还是气态，$\Delta H$ 相差明显。
例 1 已知 $2\mathrm{H_2(g) + O_2(g) = 2H_2O(l)}$，$\Delta H = -571.6\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$。写出 $\mathrm{H_2}$ 燃烧生成液态水的热化学方程式。
解：题给方程消耗 2 mol $\mathrm{H_2}$，而要求写的是 1 mol $\mathrm{H_2}$ 的反应。把方程两边同除以 2，$\Delta H$ 同步除以 2：
$$ \mathrm{H_2(g) + \frac12 O_2(g) = H_2O(l)} \quad \Delta H = -285.8\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}} $$
改化学计量数时，$\Delta H$ 必须按同样比例改变。
1.4 燃烧热与中和热
燃烧热：在 25℃、101 kPa 下，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。限定条件有三条，1 mol 可燃物、完全燃烧、生成稳定氧化物。碳的稳定氧化物是 $\mathrm{CO_2(g)}$，氢的稳定氧化物是 $\mathrm{H_2O(l)}$。所以碳的燃烧热对应生成 $\mathrm{CO_2(g)}$，若写成生成 $\mathrm{CO}$ 就错了。
中和热：稀溶液中强酸与强碱反应生成 1 mol 液态水时放出的热量，约为 $57.3\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$。限定条件为稀溶液、生成 1 mol $\mathrm{H_2O}$、强酸强碱。弱酸弱碱电离要吸热，测得的中和热会偏小；浓硫酸稀释放热，测得值会偏大。
1.5 盖斯定律与反应热的计算
盖斯定律：反应热只取决于始态和终态，与途径无关。把一个反应拆成几步，各步 $\Delta H$ 之和等于总反应的 $\Delta H$。
使用时有两条规则：方程式相加，$\Delta H$ 也相加；方程式乘以某数或反向，$\Delta H$ 同乘同变号。
例 2 已知
① $\mathrm{C(s) + O_2(g) = CO_2(g)}$，$\Delta H_1 = -393.5\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$
② $\mathrm{CO(g) + \frac12 O_2(g) = CO_2(g)}$，$\Delta H_2 = -283.0\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$
求 $\mathrm{C(s) + \frac12 O_2(g) = CO(g)}$ 的 $\Delta H$。
解：目标方程是 $\mathrm{C + \frac12 O_2 \to CO}$。用①减②，左边的 $\mathrm{CO_2}$ 相消，剩下 $\mathrm{C + \frac12 O_2 - CO}$，把 $\mathrm{CO}$ 移到右边即得目标方程。
$$ \Delta H = \Delta H_1 - \Delta H_2 = -393.5 - (-283.0) = -110.5\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}} $$
$\Delta H$ 与方程式同步做加减。
2 易错题总结
| 易错点 | 常见错法 | 正确做法 | 原因 |
|---|---|---|---|
| $\Delta H$ 与吸放热 | 看到放热就写 $\Delta H>0$ | 放热 $\Delta H<0$，吸热 $\Delta H>0$ | $\Delta H = H(\text{生成物}) - H(\text{反应物})$，放热时生成物焓低 |
| 漏标物质状态 | 只写 $\Delta H$ 不标 $(\mathrm{s,l,g})$ | 每种物质后都标状态 | 状态不同 $\Delta H$ 不同，液态水与气态水相差约 $44\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$ |
| 计量数与 $\Delta H$ | 方程乘 2 而 $\Delta H$ 不变 | 方程整体乘 2，$\Delta H$ 也乘 2 | $\Delta H$ 与物质的量成正比 |
| 燃烧热的稳定氧化物 | 把碳的燃烧热当成生成 $\mathrm{CO}$ | 碳生成 $\mathrm{CO_2(g)}$，氢生成 $\mathrm{H_2O(l)}$ | 定义要求完全燃烧生成稳定氧化物 |
| 中和热偏大偏小 | 用浓硫酸或弱碱测中和热 | 必须用稀的强酸强碱 | 浓硫酸稀释放热、弱碱电离吸热都会干扰 |
| 盖斯定律反向 | 方程反向而 $\Delta H$ 不变号 | 方程反向，$\Delta H$ 变号 | 逆反应焓变与原反应等值异号 |
2.1 易错典型题
题 已知 ① $\mathrm{H_2(g) + \frac12 O_2(g) = H_2O(g)}$，$\Delta H_1 = -241.8\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$；② $\mathrm{H_2O(l) = H_2O(g)}$，$\Delta H_2 = +44.0\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$。求 $\mathrm{H_2(g) + \frac12 O_2(g) = H_2O(l)}$ 的 $\Delta H$。
错法：直接把两个 $\Delta H$ 相加，得 $-197.8\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$。错在没看方程方向：①生成的是气态水，要得到液态水，还得把气态水转回液态水，应当用①减②。
正解：①减②，左边的 $\mathrm{H_2O(g)}$ 相消，得到目标方程。
$$ \Delta H = \Delta H_1 - \Delta H_2 = -241.8 - 44.0 = -285.8\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}} $$
要点：方程怎么加减，$\Delta H$ 就怎么加减，反向必变号。检验时可从能量高低入手，液态水能量低于气态水，生成液态水放热更多，$\Delta H$ 应更负。