放热与吸热反应

这一页涵盖中五热化学的一条内容标准：放热与吸热反应。这是整章的开篇观念，后面每一节，能级图、中和热、置换热、沉淀热与燃烧热，都建立在它之上。

把定义、温度变化与 ΔH 的正负号在这里牢牢掌握，本章其余部分就会容易得多。

热量、系统与周围

热化学研究的是伴随化学反应的热量变化。每一个反应都涉及反应物中键的断裂以及生成物中键的形成。

断键会吸收能量；成键会释放能量。整个反应是放出还是吸收热量，取决于这两者哪一个更大。

我们把进行反应的化学物质称为系统，把它周围的一切，水或溶液、容器、空气，称为周围。热量在两者之间流动。

这个流动的方向，正是「放热」与「吸热」这两个词所描述的。

放热反应

放热反应向周围释放热量。由于周围获得热量，混合物的温度上升，容器摸起来温暖或发烫。

在放热变化中，形成新键时释放的总能量大于断开旧键时吸收的总能量，所以净结果是放出热量。

生成物的热含量（焓）低于反应物，因此热含量的变化 ΔH 为负。

日常与实验室的例子包括：

• 燃料（如醇与碳氢化合物）的燃烧，
• 酸被碱中和，
• 较活泼的金属把较不活泼的金属从其盐中置换出来，
• 呼吸作用，以及活泼金属与水或酸的反应。

吸热反应

吸热反应从周围吸收热量。由于周围把热量交给系统，混合物的温度下降，容器摸起来冰凉。

在吸热变化中，断开旧键时吸收的总能量大于形成新键时释放的总能量，所以净结果是吸收热量。

生成物的热含量（焓）高于反应物，因此 ΔH 为正。

例子包括：

• 物质（如金属碳酸盐）的热分解（需要持续加热），
• 光合作用，
• 把某些盐（如氯化铵或硝酸铵）溶于水中，会使溶液摸起来变冷。

ΔH 的正负号，考官考的重点

ΔH 表示反应的热含量变化。

• 放热：ΔH 为负（热量离开系统）。
• 吸热：ΔH 为正（热量进入系统）。

一个非常常见的错误是把正负号弄反。用温度来把它锚定：如果温度计读数上升，就是放出了热量，反应是放热的，ΔH 为负。

如果读数下降，就是吸收了热量，反应是吸热的，ΔH 为正。

例题

题目。 在一个实验中，把 50 cm³、28.0 °C 的稀盐酸加入聚苯乙烯杯中过量的镁粉里。

所达到的最高温度为 41.5 °C。说明这反应是放热还是吸热，给出温度变化，并写出 ΔH 的正负号。

步骤1：求温度变化。 温度变化 Δθ = 最高温度 − 初温 Δθ = 41.5 °C − 28.0 °C = +13.5 °C

步骤2：判断变化的方向。 温度上升了 13.5 °C，表示热量已经释放到周围（溶液）。

步骤3：分类反应。 放出热量并使温度上升的反应是放热反应。

步骤4：写出 ΔH 的正负号。 对放热反应而言，生成物的热含量低于反应物，所以 ΔH 为负。

答案。 温度变化为 +13.5 °C。

这反应是放热的，因为它向周围释放热量，ΔH 为负。

练习题

题目。 把硝酸铵溶于试管中的水里时，试管摸起来发凉，水的温度从 30.0 °C 降到 22.0 °C。

说出温度变化、分类此过程，并给出 ΔH 的正负号。

答案。 温度变化为 22.0 °C − 30.0 °C = −8.0 °C（下降 8.0 °C）。由于温度下降，热量已经从周围被吸收，所以此过程是吸热的。生成物的热含量高于反应物，所以 ΔH 为正。

考试提示

分类反应最稳妥的方法，是先读温度变化，再往下推理：温度上升 → 放出热量 → 放热 → ΔH 为负；温度下降 → 吸收热量 → 吸热 → ΔH 为正。把这条链当作一整串来记，你就永远不会把正负号弄混。

当题目要你解释为何某反应是放热或吸热时，请给出键能的理由：放热反应成键释放的能量多于断键吸收的能量，而吸热反应断键吸收的能量多于成键释放的能量。写温度时一定要带正负号与单位，并且要记得：溶液实验里的「周围」通常指的就是水或溶液本身，这正是我们测量它的温度的原因。

应避免的常见错误

不要只说放热反应「让反应变热」，而不说明热量释放到周围，评分方案要的是能量的转移，不只是感觉。不要把燃烧或中和的 ΔH 写成正的；这些是放热反应，ΔH 为负。

不要把吸热和慢混为一谈：这些术语描述的是热量的方向，不是速率。最后，语言要精确，「向周围释放热量」和「从周围吸收热量」才是拿分的说法。

这一节的位置

这是**热化学一章的内容标准 11.1，是其后一切的基础。下一条标准会教你怎样把这些能量变化画成能级图**，而后面的标准会把同样的观念用到各种特定的反应热上。

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快速回顾

• 放热： 释放热量，温度上升，ΔH 为负；生成物热含量较低。
• 吸热： 吸收热量，温度下降，ΔH 为正；生成物热含量较高。
• 先看温度变化来分类，再写出 ΔH 的正负号。
• 例子：燃烧、中和与置换是放热；热分解与光合作用是吸热。