师：同学们，大家好，今天我们一起复习化学反应中的热效应。请大家思考，在人类使用能源的历史中，有哪些物质被用作燃料燃烧？为什么会有热量变化？如何测量化学反应的反应热？如果不方便测量，能否通过数学方法计算？化学反应的热效应，我们主要研究分类、产生原因、表示方法、测量、计算和应用，重点研究中间这部分。

　　西气东输，是指将新疆塔里木盆地的天然气输送到东南沿海经济发达地区的工程。西气东输分为三期，总长度接近2万公里，横跨我国地形两大阶梯。西气东输促进了我国能源结构和产业结构调整，同时带动中部、东部、西部地区经济共同发展，是人们利用化学反应中热能为生产生活服务的典型范例。

　　人类对燃料的使用，从木材、煤到石油，再到天然气。我们从表格中看看，天然气和液化气哪一个更优惠呢？同等价格下，用天然气能够购买的热量更多。为什么天然气、液化气燃烧的时候可以释放热量呢？

　　从宏观角度看，反应物和生成物都具有一定的能量，且两者能量不相等。当反应物的能量比生成物的能量高时，表现为放热反应；当反应物的能量比生成物能量低时，表现为吸热反应。因此，反应热ΔH等于生成物总能量减去反应物总能量。

　　从微观角度看，化学反应的本质是旧化学键断裂、新化学键形成。旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量，二者通常不相等，所以反应一定有热量变化。

　　看左图，反应物能量高于生成物能量，这是一个放热反应。断裂反应物中的化学键需要吸收的能量小于形成生成物中的化学键释放的能量，所以这个反应是放热反应。右图是一个吸热反应，断裂反应物中的共价键需要吸收的能量大于形成生成物中的化学键需要释放的能量，因此这是一个吸热反应。反应热ΔH等于断裂化学键吸收的总能量减去形成化学键释放的总能量。

　　我们以氮气和氧气反应生成一氧化氮的微观过程，来模拟反应中的热量变化。1摩尔的氮气分解生成氮原子需要吸收946千焦的能量，1摩尔氧气分解成氧原子要吸收498千焦的能量。氮原子和氧原子形成1摩尔的一氧化氮分子，将释放出632千焦的能量，这里所表示的能量我们可以用键能表示。从数据中可以看出，氮气分子中的键能比较大，氮气分子中的氮氮键比较牢固，氮气分子也比较稳定。

　　在这个反应中，断裂反应物中的化学键需要吸收1444千焦的能量，形成生成物中的化学键需要释放1264千焦的能量。吸收能量大于放出能量，这是一个吸热反应。如果将反应物和生成物对调，那么吸收能量变为1264千焦，释放能量是1444千焦，这个反应就变成了放热反应。可见，如果一个正反应是吸热反应，那么它的逆反应就是放热反应。

　　下面是部分共价键的键能数据：氢硫键364千焦/摩尔，硫硫键266千焦/摩尔，硫氧键522千焦/摩尔，氢氧键464千焦/摩尔。根据这些数据计算下面这个反应：硫化氢和二氧化硫反应生成硫蒸汽和水蒸气的反应热。

　　断裂反应物中的硫化氢和二氧化硫中的化学键需要吸收的能量，是不是364×2 + 522呢？不是的，硫化氢分子中1摩尔分子含有2摩尔的氢硫键，二氧化硫分子中1摩尔分子含有2摩尔的硫氧键，因此断裂反应物中的化学键共需吸收2×364 + 2×522千焦的能量。形成硫蒸汽和水蒸气释放的能量又该如何计算呢？题目中已知单质硫以S?分子形式存在，因此在方程式中生成3摩尔的硫，我们可以看成是生成3/8摩尔的S?分子。所以生成硫单质释放的能量应该为3/8×8×266，水分子中释放的能量为2×464千焦。经计算，断键吸收的能量减去成键释放的能量等于 - 154千焦/摩尔。

　　由此可见，要计算反应的反应热，我们要知晓化学键的数目，要考虑分子的结构。下面是一些常考易错的物质中含有的化学键的物质的量，前三者是原子晶体，后三者是分子晶体。

　　以金刚石为例，1摩尔的金刚石含有1摩尔的碳原子，一个碳原子以碳碳单键结合四个原子。但是这四个碳碳键并不完全属于中心的这个碳原子，它是被两个碳原子所共有。每个碳碳键被两个碳原子共有，那么实际属于中心碳原子的碳碳键应该为1/2×4。所以1摩尔金刚石中含有的碳碳键为2摩尔。晶体硅的结构和金刚石类似，1摩尔晶体硅含有2摩尔化学键。

　　二氧化硅中，一个硅原子以4个硅氧键结合四个氧原子，而且这里的硅氧键只属于中心的硅原子，因此1摩尔二氧化硅含有1摩尔的硅原子，含有的硅氧键就为4摩尔。白磷分子是由4个磷原子形成的分子，一个分子中含有6个磷磷键，构成一个正四面体结构。因此，1摩尔白磷分子含有的磷磷键为6摩尔。

　　一个二氧化碳分子含有两个碳氧键，1摩尔二氧化碳含有2摩尔的碳氧键。一个甲烷分子含有4个碳氢键，1摩尔甲烷含有4摩尔的碳氢键。

　　那么如何来表示化学反应中的热量变化呢？例2，1摩尔碳与1摩尔水蒸气反应生成1摩尔一氧化碳气体和1摩尔氢气需要吸收131.5千焦的热量，该反应的反应热ΔH = +131.5千焦/摩尔，吸收热量ΔH的符号为正，ΔH的单位为千焦/摩尔。

　　发射卫星时可用肼做燃料。已知在298K时，1克肼气体燃烧生成氮气和水蒸气，放出16.7千焦的热量。请观察下列肼燃烧反应的热化学方程式是否正确，并总结书写的原则。

　　方程式中肼前面的系数为1，是指1摩尔。1克肼燃烧放出16.7千焦的热量，1摩尔肼燃烧放出热量为16.7×32，ΔH的数值为534.4千焦/摩尔，放热反应ΔH的符号为负，所以2正确。第三个水状态应该为气态而不是液态；第四个没有表示出各物质的状态；第五个方程式反应物和生成物的系数是第二个反应方程式的一半，ΔH的数值也是第二个方程式的一半，正确。

　　因此，我们总结出书写热化学方程式的原则是：一、注明物质的聚集状态，因为不同的聚集状态所具有的能量不同；二、ΔH应包括符号、数值和单位；三、化学计量数与ΔH的数值相对应；四、正反应和逆反应的ΔH数值相等，符号相反；五、热化学方程式中的热效应都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应。

　　第三，已知氮气和氢气反应生成氨气ΔH = - 92.4千焦/摩尔，则在一定条件下将1摩尔氮气和3摩尔氢气分别置于一恒压容器和一恒容容器中充分反应，最终放出热量与92.4之间的关系是怎样的呢？这个反应是一个气体分子数减小的反应，在恒容容器中气体压强减小，平衡将会向左移动，释放的能量将会减小，所以恒容容器中释放的能量比恒压容器中释放能量要小。同时这是一个可逆反应，无论在何种条件下，1摩尔氮气和3摩尔氢气都不可能完全转化成2摩尔氨气，因此放出的热量始终小于92.4千焦。