反应焓

IB 化学 SL· 5 分钟阅读

1. 定义与符号规则★★☆☆☆⏱ 10 min

📘 定义

反应焓

\Delta H

当反应按照给定的配平化学计量方程式进行时，焓（恒压下的热含量）的总变化。

例:

对于(2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l))，ΔH是2摩尔H₂与1摩尔O₂反应的焓变。

ΔH的符号描述的始终是化学体系（而非环境）的焓变。IB使用统一的符号规则，这一规则在选择题中频繁考察。

放热反应：向环境释放热量，因此体系焓减少。 $Δ H < 0$ （负）。
吸热反应：从环境吸收热量，因此体系焓增加。 $Δ H > 0$ （正）。

📐 例题

写出冰融化成液态水过程中ΔH的符号，并将该过程归类为放热或吸热。

1
融化需要从环境吸收热量，以破坏冰中的分子间作用力。
2
热量被体系（水）吸收，因此体系的焓增加。
3
结论：ΔH为正，融化是吸热过程。

2. 利用键焓计算★★★☆☆⏱ 15 min

✓ 计算器

断裂共价键始终需要能量（吸热，能量贡献为正），形成共价键始终释放能量（放热，能量贡献为负）。我们可以利用这一规律计算所有反应物产物都为气态的反应的ΔH：

\Delta H = \sum \text{(bond enthalpies of bonds broken)} - \sum \text{(bond enthalpies of bonds formed)}

📐 例题

计算反应 $H_{2} (g) + C l_{2} (g) \to 2 H C l (g)$ 的ΔH。键焓（kJ mol⁻¹）：H-H = 436，Cl-Cl = 242，H-Cl = 431。

1
统计反应物中断裂的所有键：1个H-H键和1个Cl-Cl键。
2
断键总焓： $436 + 242 = 678$ kJ mol⁻¹
3
统计产物中形成的所有键：2个H-Cl键。
4
成键总焓： $2 \times 431 = 862$ kJ mol⁻¹
5
代入公式： $Δ H = 678 - 862 = - 184$ kJ mol⁻¹
6
负号说明该反应为放热反应，与实验数据一致。

✓ 快速检测

检验你的理解

下列哪个是利用键焓计算ΔH的正确公式？
- ΔH = 成键总焓 - 断键总焓
- ΔH = 断键总焓 - 成键总焓
- ΔH = 断键总焓 + 成键总焓
- ΔH = -(断键总焓 + 成键总焓)
显示答案
1 —
正确！断键需要能量（输入为正），成键释放能量（输出为负），因此ΔH等于断键总焓减去成键总焓。

3. 利用标准生成焓计算★★★☆☆⏱ 15 min

✓ 计算器

任何处于标准态的单质，其标准生成焓都为零。与平均键焓不同，该方法可用于任意状态（固、液、气）的反应，且能得到精确的标准反应焓。

\Delta H^\ominus_{\text{rxn}} = \sum \Delta H_f^\ominus (\text{products}) - \sum \Delta H_f^\ominus (\text{reactants})

📘 定义

标准反应焓

$Δ H_{r x n}^{⊖}$

298 K、100 kPa下，所有反应物和产物都处于标准态时反应的焓变。

📐 例题

计算反应 $C_{3} H_{8} (g) + 5 O_{2} (g) \to 3 C O_{2} (g) + 4 H_{2} O (l)$ 的 $Δ H_{r x n}^{⊖}$ 。已知 $Δ H_{f}^{⊖}$ （kJ mol⁻¹）： $C_{3} H_{8} (g) = - 104$ ， $C O_{2} (g) = - 394$ ， $H_{2} O (l) = - 286$ ， $O_{2} (g) = 0$ 。

1
计算产物 $Δ H_{f}^{⊖}$ 的总和： $(3 \times - 394) + (4 \times - 286) = - 1182 - 1144 = - 2326$ kJ mol⁻¹
2
计算反应物 $Δ H_{f}^{⊖}$ 的总和： $(1 \times - 104) + (5 \times 0) = - 104$ kJ mol⁻¹
3
代入公式： $Δ H_{r x n}^{⊖} = (- 2326) - (- 104) = - 2326 + 104 = - 2222$ kJ mol⁻¹
4
负值说明燃烧是放热反应，符合预期。

4. 常见陷阱

错误做法:

认为放热反应的ΔH为正

原因:

混淆了环境和化学体系的视角。ΔH始终测量体系的变化。

正确做法:

记住：放热=体系失去焓，因此ΔH为负。吸热=体系获得焓，因此ΔH为正。

错误做法:

颠倒键焓公式（写成ΔH = 成键 - 断键）

原因:

忘记成键释放能量，会降低体系的总焓变。

正确做法:

使用助记口诀：断键减去成键，ΔH = 断键 - 成键。

错误做法:

忘记将焓值乘以化学计量系数

原因:

生成焓和键焓都是每摩尔的数值，因此必须根据配平的方程式按比例计算。

正确做法:

始终将每个数值乘以反应化学计量给出的摩尔数（或键数）。

错误做法:

对液态或固态物种使用键焓计算

原因:

键焓仅对气态分子定义，而且本身就是平均值。

正确做法:

对于包含液态或固态反应物/产物的反应，始终使用标准生成焓法。

5. 速查表

概念	公式	核心规则
反应焓	$Δ H = H_{p r o d u c t s} - H_{r e a c t an t s}$	放热：ΔH < 0；吸热：ΔH > 0
键焓法	$Δ H = \sum (b o n d s b r o k e n) - \sum (b o n d s f or m e d)$	仅适用于全气态反应，结果为平均值
生成焓法	$Δ H_{r x n}^{⊖} = \sum Δ H_{f}^{⊖} (p r o d u c t s) - \sum Δ H_{f}^{⊖} (r e a c t an t s)$	$Δ H_{f}^{⊖} = 0$ 对标准态单质

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

2022 · Paper 1
利用键焓计算ΔH
2023 · Paper 2
利用生成焓计算ΔH
2021 · Paper 1
判断反应ΔH的符号

深入阅读

syllabusIB 化学 SL 反应性 2 大纲官方主题参考

下一步

反应焓是IB SL化学所有热化学主题的基础。你在这里学到的符号规则和计算方法是学习盖斯定律的基础，盖斯定律可用于计算无法直接实验测量的反应的ΔH。之后你会将这些概念应用于从量热实验数据计算焓变，最终探索熵和化学反应的自发性。掌握本主题对期末考试中所有更高难度的能量学题目至关重要。

→赫斯定律
→碰撞理论与反应速率