**放热(exothermic)**变化会把能量释放给环境,所以环境变热。**吸热(endothermic)**变化会从环境吸收能量,所以环境变冷。这个概念几乎出现在每一份 IGCSE 化学试卷里,常常是对一个温度读数的一句话解读。
这是能量变化与化学键的第一课。之后从能量图到键能的所有内容,都建立在它之上。
怎样判断是哪一种?
从环境入手,而不是从化学物质入手。温度计测的是反应粒子周围的溶液或空气,所以它显示能量去了哪里。
- 环境温度上升: 能量离开了化学物质。变化是放热的。
- 环境温度下降: 能量进入了化学物质。变化是吸热的。
同样的想法给出 ΔH 的正负号。ΔH 是反应的能量变化,通常以 kJ/mol 为单位。
放热表示 ΔH 为负,因为化学物质最终的能量更少。吸热表示 ΔH 为正,因为它们的能量更多。
哪些例子要认识?
放热:燃料燃烧、呼吸作用、酸与碱的中和。吸热:碳酸钙的热分解和光合作用(吸收光能)。
某些盐溶解时也会使水变冷,所以题目可能给出温度下降,却没有明显的“反应”。任何相关的实验操作都必须遵照老师的指示和学校的安全规定。本页只把这些概念当作推理来讲。
例题详解
下面的数据是为练习而虚构的。两个虚构的反应 X 和 Y,各在 50 cm³ 水中进行。
| 反应 | 起始温度(°C) | 最高或最低温度(°C) |
|---|---|---|
| X | 21.0 | 28.5 |
| Y | 24.0 | 19.5 |
第一步,求 X 的变化: 28.5 − 21.0 = 7.5。温度上升 7.5 °C。
第二步,解读 X: 环境变热,说明能量被释放。X 是放热反应,ΔH 为负。
第三步,求 Y 的变化: 19.5 − 24.0 = −4.5。温度下降 4.5 °C。
第四步,解读 Y: 环境变冷,说明能量被吸收。Y 是吸热反应,ΔH 为正。
检查: 上升表示能量流出,下降表示能量流入。两个解读都与温度计吻合。
要留意的错误
常见的失误是把化学物质和环境的方向弄反。
错误答案:“温度上升,所以反应吸收了热量,因此是吸热反应。”
学生以为“混合物有了更多的热,所以它吸了热”。其实那份热是已经传到环境里的能量。
纠正的方法是问自己“能量去了哪里?”环境温度上升,意味着能量已离开化学物质。答案里要写出转移的方向,例如“能量释放到环境中,所以是放热反应”。
自我检测
1. 某反应混合物从 23.0 °C 升到 31.5 °C。它是放热还是吸热?温度变化是多少?
查看答案
31.5 − 23.0 = 8.5,上升 8.5 °C。环境变热,能量被释放。放热,ΔH 为负。
2. 某反应的 ΔH = +92 kJ/mol。说明能量转移的情形以及环境温度预期的趋势。
查看答案
ΔH 为正表示化学物质获得能量,所以能量从环境被吸收。环境变冷。这是吸热反应。
3. 有学生写“放热就是能量被吸进去”。请用一句话改正。
查看答案
放热是指能量释放到环境中(吸热才是能量被吸入)。
下一步
当你能自然判断能量方向后,继续学习解读能量图,再用能量变化与化学键练习测试整个单元。如果想同时巩固化学式和方程式的习惯,摩尔与方程式比例辅导工具可以支持后面课程用到的物质的量计算。
有些学生背得出定义,却在陌生的题目里把它们弄反。一对一线上化学补习的老师可以找出你用的是哪一种想法,并换成更可靠的一种。