中和热

这一页涵盖中五热化学的一条内容标准：中和热。它直接建立在放热与吸热反应以及能级图之上，也是整章里最常被考的计算之一。

只要你能准确地为这个量下定义，并且有把握地完成计算，几乎任何一道中和题你都能应付。

什么是中和热

中和热的定义是：酸与碱反应生成一摩尔水时所释放的热量。中和反应是酸提供的氢离子与碱提供的氢氧根离子之间的反应，其本质变化永远相同：

H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)

由于这个反应向周围释放热量，中和是一个放热过程。混合物的温度上升，热含量的变化 ΔH 为负。

这个定义把热量绑定在一个固定的产物量上，一摩尔水，这样不同的实验才能在同一个基准上作比较。

请留意，一个正确的定义里两样东西都必须出现：一摩尔水这个短语，以及酸和碱这两个词（更准确地说，是氢离子和氢氧根离子）。漏掉「一摩尔水」是学生失掉定义分数最常见的方式。

为何强酸强碱的数值相近

当强酸与强碱反应时，两者在水中都完全电离。真正发生的反应只有 H⁺ 与 OH⁻ 结合成水；其余的离子（例如 Na⁺ 和 Cl⁻）是旁观离子，不参与反应。

由于每一次发生的本质反应都相同，任何强酸与任何强碱的中和热算出来都大致相同。

当使用弱酸或弱碱时，数值会放热较少（每摩尔水所释放的热量较少）。这是因为弱酸或弱碱只部分电离，释放出来的能量有一部分被用去电离剩下的分子，才能让它们被中和。

这个「强对弱」的比较是考官最爱出的解释题，所以要把理由学会，而不只是记住结果。

你必须会做的计算

几乎每一道中和题都要你从实验数据算出中和热。方法有三个固定步骤。

1. 释放的热量 Q = mcθ，其中 m 是溶液的质量（以克计；取溶液密度为 1 g cm⁻³，所以以 cm³ 计的体积在数值上等于以克计的质量），c 是溶液的比热容（用题目给的数值 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹），θ 是以 °C 计的温度变化。
2. 生成的水的摩尔数，由参与反应的酸或碱的摩尔数求出。
3. 中和热 ΔH = −Q ÷（水的摩尔数），换算成 kJ mol⁻¹，并因反应放热而写上负号。

例题

题目。 把 50 cm³、2.0 mol dm⁻³ 的盐酸与 50 cm³、2.0 mol dm⁻³ 的氢氧化钠在聚苯乙烯杯中混合。

温度从 28.0 °C 升到 41.5 °C。求中和热。

（溶液比热容 = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹；溶液密度 = 1 g cm⁻³。）

步骤1：溶液的质量。 总体积 = 50 + 50 = 100 cm³ 质量 m = 100 × 1 = 100 g

步骤2：温度变化。 θ = 41.5 − 28.0 = 13.5 °C

步骤3：释放的热量。 Q = mcθ = 100 × 4.2 × 13.5 = 5670 J = 5.67 kJ

步骤4：生成的水的摩尔数。 HCl 的摩尔数 = 0.050 dm³ × 2.0 mol dm⁻³ = 0.10 mol NaOH 的摩尔数 = 0.050 × 2.0 = 0.10 mol HCl + NaOH → NaCl + H₂O，所以生成 0.10 mol 的水。

步骤5：中和热。 ΔH = −Q ÷ 水的摩尔数 = −5.67 kJ ÷ 0.10 mol = −56.7 kJ mol⁻¹

答案。 中和热为 −56.7 kJ mol⁻¹。

负号表明这反应是放热的。

练习题

题目。 把 100 cm³、1.0 mol dm⁻³ 的硝酸与 100 cm³、1.0 mol dm⁻³ 的氢氧化钾混合。

温度从 29.0 °C 升到 35.8 °C。求中和热。

（c = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹；密度 = 1 g cm⁻³。）

答案。 溶液质量 = 100 + 100 = 200 g。温度变化 θ = 35.8 − 29.0 = 6.8 °C。释放的热量 Q = mcθ = 200 × 4.2 × 6.8 = 5712 J = 5.712 kJ。HNO₃ 的摩尔数 = 0.100 × 1.0 = 0.100 mol，KOH 的摩尔数 = 0.100 mol，所以生成 0.100 mol 的水。ΔH = −5.712 kJ ÷ 0.100 mol = −57.1 kJ mol⁻¹。数值为负，确认是放热反应，而且与前面强酸强碱的结果相近，正如预期。

考试提示

每一次都用同样固定的顺序排布你的计算，质量、温度变化、Q = mcθ、水的摩尔数，然后 ΔH，这样在压力下你就不会漏掉任何一步。有三个细节决定得分。

第一，m 要用混合后溶液的总体积，而不是某一种反应物的体积。第二，ΔH 上要保留负号，因为中和是放热的；正的答案是错的，说明你读错了能量的方向。

第三，写最终单位 kJ mol⁻¹ 之前，先把焦耳换成千焦。当题目拿强酸与弱酸作比较时，要记住标准解释：弱酸只部分电离，所以有一部分能量被用去电离它，每摩尔水释放的热量就较少。

答案保留合理的小数位数，并且一定要附上单位 kJ mol⁻¹。

这一节的位置

这是**热化学**一章的内容标准 11.3。它依赖前面标准里放热反应与 ΔH 正负号的观念，而且用的是同一套 Q = mcθ 方法，置换热、沉淀热与燃烧热也都用它。

用本章的**复习笔记巩固定义与三步计算，并用例题**磨练运算。在我们的在线一对一 SPM化学课里，以英文授课，每小时 RM50 起，我们的老师会要求学生把每一步大声念出来，因为中和计算失分往往来自粗心，而不是难度，而这个量在整个 SPM化学 中都会被考到。

快速回顾

• 定义： 酸与碱生成一摩尔水时所释放的热量。
• 中和是放热的，所以 ΔH 为负。
• 计算： Q = mcθ，然后 ΔH = −Q ÷ 水的摩尔数，单位为 kJ mol⁻¹。
• 强酸 + 强碱给出大致恒定的数值；弱酸或弱碱因为要耗能去电离，给出放热较少的数值。