在上一节的学习中，我们了解了反应热的有关概念。大多数化学反应都有反应热，那么我们应该怎样表示反应热，对于无法直接测量的反应热又应如何计算呢？

热化学方程式

注明物态和反应热的在等压状态下进行的化学反应的化学方程式就叫做热化学方程式（thermochemical equation）。例如：

$$\ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)}\quad\Delta H=-483.6\text{ kJ/mol}$$

热化学方程式既能表明化学反应中的物质变化，也能表明其中的能量变化。这为研究化学反应中的能量变化提供了极大便利。

我们可以按照以下步骤书写化学方程式：

1.写出配平的化学方程式，一般无需注明条件；

2.在物质后的括号中用s、g、l或aq标明物质的聚集状态。若有同素异形体，则应在括号中注明名称；

3.除在101 kPa、25 $^{\circ}$C下进行的反应外，应在方程式连接号上注明温度和压强；

4.在方程式后注明反应的$\Delta H$。

在热化学方程式中，$\Delta H$的单位为kJ/mol。这里的$\ce{mol^{-1}}$指的是“每摩尔反应”或“每$6.02\times 10^{-23}$个反应”，$\Delta H$的含义即为$6.02\times 10^{-23}$个反应所放出的热量。由此不难得出，在热化学方程式中，方程式前的系数为物质的量的含义，因此系数可以是整数，也可以是分数。在书写热化学方程式时应注意，$\Delta H$应与化学反应严格对应。比如，反应$\ce{H2(g) + \dfrac{1}{2}O2(g) -> H2O(g)}$与反应$\ce{2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(g)}$的$\Delta H$一定是不同的，因为$\Delta H$的大小与变化的化学键数目有关，变化的化学键数目又与参加反应的物质的物质的量有关。显然，每摩尔第一个反应与每摩尔第二个反应参加反应的物质的物质的量不同，则$\Delta H$也不同。这就是为什么$\Delta H$应与化学反应严格对应的原因。

盖斯定律

大量实验表明，一个反应若能分解成两步或几步实现，则总反应的$\Delta H$等于各分步反应的$\Delta H$之和。这即是盖斯定律（Hess's law）。例如：

$$\begin{gather*}\ce{C(s) + O2(g) -> CO2(g)}\quad\Delta H_1 \\ \ce{C(s) + \frac{1}{2}O2(g) -> CO(g)}\quad\Delta H_2 \\ \ce{CO(g) + \frac{1}{2}O2(g) -> CO2(g)}\quad\Delta H \\ \Delta H=\Delta H_1-\Delta H_2\end{gather*}$$

盖斯定律因其可以通过计算得出一些难以直接测量的反应热，在实际生产中得到了广泛应用。

反应热的比较与计算

通过先前的学习，我们已经了解了必要的知识，现在我们即可结合这些知识，根据给定的条件或数据进行反应热的比较或计算。

若仅定性的比较反应热的大小可通过常识与物质性质等判断，若需要精确地计算反应热的数值，则主要有以下三种途径：

1.生成物的总能量与反应物的总能量之差；

2.反应物的总键能与生成物的总键能之差；

3.通过盖斯定律计算。

例 已知：
$$\begin{gather}\ce{2Cu(s) + O2(g) -> 2CuO(s)}\quad\Delta H_1=-315\text{ kJ/mol} \tag{1} \\ \ce{2Cu(s) + \frac{1}{2}O2(g) -> Cu2O(s)}\quad\Delta H_2=-169\text{ kJ/mol} \tag{2} \\ \ce{Cu2O(s) + \frac{1}{2}O2(g) -> 2CuO(s)}\quad\Delta H_3 \tag{3}\end{gather}$$
求$\Delta H_3$。

提示 使用盖斯定律时，可通过乘、除及加法运算消去物质，可通过减法运算调整反应物与生成物的位置。

解 我们可以给反应标号。不难看出，$(1)-(2)=(3)$。我们观察一下这几个式子，(1)式的反应物中含有(3)式的反应物$\ce{O2}$，生成物中含有(3)式的生成物$\ce{CuO}$，可不做运算；(2)式的生成物中含有(3)式的反应物$\ce{Cu2O}$，使用减法运算，即

$$\begin{gather}\ce{Cu2O(s) -> 2Cu(s) + \frac{1}{2}O2(g)}\quad\Delta H_4=+169\text{ kJ/mol} \tag{4}\end{gather}$$

不难看出，$(4)+(1)=(3)$，即$(1)-(2)=(3)$，由盖斯定律得，$\Delta H_1-\Delta H_2=\Delta H_3$，代入计算即可，结果为$\Delta H_3$=$-$146 kJ/mol。

例
$$\begin{gather}\ce{4Al(s) + 3O2(g) -> 2Al2O3(s)}\quad\Delta H_1 \tag{1} \\ \ce{4Fe(s) + 3O2(g) -> 2Fe2O3(s)}\quad\Delta H_2 \tag{2}\end{gather}$$
比较$\Delta H_1$与$\Delta H_2$的大小。

解 根据盖斯定律，反应热间的运算与反应间的运算相对应。我们不妨尝试一下把这个问题转化为比较$\Delta H_1-\Delta H_2$与0的大小关系，观察一下是否能从转化后的反应入手解决这个问题。若$\Delta H_1-\Delta H_2>0$，则$\Delta H_1>\Delta H_2$；若$\Delta H_1-\Delta H_2<0$，则$\Delta H_1<\Delta H_2$。

$(1)-(2)$得

$$\begin{gather}\ce{4Al(s) + 2Fe2O3(s) -> 4Fe(s) + 2Al2O3(s)}\quad\Delta H_3 \tag{3}\end{gather}$$

这是我们熟悉的铝热反应，是一个放热反应，即$\Delta H_3<0$。由盖斯定律得$\Delta H_1-\Delta H_2=\Delta H_3<0$，即$\Delta H_1<\Delta H_2$。