對高中化學“三熱”表示方法的分析與探討

劉均照，張英鋒，馬子川

（1.秦皇島市第一中學，河北 秦皇島 066006；2.河北師范大學化學與材料科學學院，河北 石家莊 050016）

在高中新課程標準教科書中，增加了焓變的概念，即恒壓熱效應。課本中也給出了明確的說明:當ΔH為“-”或 ΔH＜0時，為放熱反應；當 ΔH 為“+”或 ΔH＞0時，為吸熱反應[1]。由于在燃燒熱和中和熱的表示方法上，教科書只是在用焓變表示反應熱時遵守了這一慣例，但在用語言敘述時恰恰沒有遵守這個慣例，故不同版本教科書，甚至高考題中都出現了分歧和混淆現象。

一、教科書中的表示方法

（一）燃燒熱

什么是燃燒熱？對于這個問題人教版（人民教育出版社出版）和蘇教版（鳳凰教育出版社出版）教科書都給出了定義。人教版選修4第7頁“101kP時，1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱?！盵1]從定義中我們能看出，表示的放出的熱量。所以在表示方法上可以有兩種形式。如果用ΔH表示應該帶著正負號；如果直接用數值表示可以不帶正負號比較。但是在教師用書中給的課后題的參考答案無論用ΔH表示還是直接說明數值都帶著正負號，比如化學選修4教師教學用書第20頁“已知CH4的燃燒熱為-889.6kJ/mol”[2]類似的話在后面的補充習題中也有出現。可見新教科書中已經明確把燃燒熱看成一種反應熱，完全按照反應熱的要求去表示。

而蘇教版在第8頁:“在101kP下，1mol物質完全燃燒的反應熱叫做該物質的標準燃燒熱[3]?！边@里就是把燃燒熱規(guī)定為反應熱，而且成為標準燃燒熱，這還是比較準確的，但是與人教版教科書定義上時有出入的。我認為其表示方法無論用ΔH還是直接說明都應該帶著正負號，這也在后面的課后題中有所體現。蘇教版化學選修4第28頁本專題作業(yè)第4題的題干中出現了這樣的語言:“已知天然氣的主要成分為CH4，標準燃燒熱為-890.3kJ·mol-1。煤氣的種類較多，多為氫氣、一氧化碳等的混合物，已知氫氣的標準燃燒熱為-285.8kJ·mol-1，一氧化碳的標準燃燒熱為-283.0kJ·mol-1?！盵3]

可見，不同版本的教科書對于燃燒熱的定義有偏差，楊香濤，陳世明[4]就曾提出融合兩種定義，提出:在101kP下，1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的物質時所放出的熱量叫做標準燃燒熱。筆者也比較贊同這種觀點，這個定義即體現了與大學教課書的銜接，又有與原來知識的統(tǒng)一。

（二）中和熱

對于中和熱的定義，在人教版教科書必修2中提了出來:“酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量成為中和熱?！盵5]可以看出這也是作為釋放放熱量

在第29頁有“一元強酸跟一元強堿中和時，中和熱為-57.3kJ/mol”，[2]而在同一頁的后面又出現了“1 molCH3COOH與1 mol NaOH溶液反應時，中和熱是56.0kJ/mol”。[2]可見教師教學用書對于中和熱的表示方法也沒有重視，存在混淆使用情況。

二、高考題中的表示方法

燃燒熱和中和熱在高考題中表示方法屢屢出現，但是筆者搜集各省市的高考題時發(fā)現，各省市高考題中對于燃燒的考察標準并不一致。下面舉近幾年高考題例子加以分析。

（一）認同不帶正負號高考試題

例1.（2009四川9）25℃，101 kPa時，強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的中和熱為57.3 kJ/mol，辛烷的燃燒熱為5518 kJ/mol。下列熱化學方程式書寫正確的是

A.2H+（aq）+SO42-+SO42-（aq）+Ba2+（aq）+2OH-（aq）=BaSO4（s）+2H2O（1）；ΔH=-57.3 kJ/mol

B.KOH（aq）+1/2H2SO4（aq）=1/2K2SO4（aq）+H2O（l）；ΔH=-57.3 kJ/mol

C.C8H18（1）+25/2O2（g）=8CO2（g）+9H2O（g）；ΔH=-5518 kJ/mol

D.2C8H18（g）+25O2（g）=16CO2（g）+18H2O（1）；ΔH=-5518 kJ/mol

答案選B，中和熱和燃燒熱都沒有帶負號。

例2.（2008四川7）下列關于熱化學反應的描述中正確的是

A.HCl和NaOH反映的中和熱ΔH=-57.3 kJ/mol，則 H2SO4和 Ca（OH）2反映的中和熱 ΔH=2×（-57.3）kJ/mol

B.CO（g）的燃燒熱是283.0 kJ/mol，則2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）反應的ΔH=2×283.0 kJ/mol

C.需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應

D.1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱

答案選 B，CO（g）的燃燒熱是 283.0 kJ/mol。不加正負號。四川省高考題連續(xù)兩年出現相同的問題，可見認同的是燃燒熱和中和熱不帶負號。

例3.（2006天津13）已知反應:①101 kPa時，2C（s）+O2（g）=2CO（g）；ΔH=-221 kJ/mol

②稀溶液中，H=（aq）+OH-（aq）=H2O（1）；ΔH=-57.3 kJ/mol

下列結論正確的是

A.碳的燃燒熱大于110.5 kJ/mol

B.①的反應熱為221 kJ/mol

C.稀硫酸與稀NaOH溶液反應的中和熱為-57.3 kJ/mol

D.稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1mol水，放出57.3kJ熱量

答案選A，天津高考卷也認同燃燒熱不帶負號，中和熱帶負號錯誤。

例4.（2006重慶10）25℃、101 kPa下，碳、氫氣、甲烷和葡萄糖的燃燒熱依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2800 kJ/mol,則下列熱化學方程式正確的是

A.C（s）+1/2O2（g）=CO（g）；ΔH=-393.5 kJ/mol

B.2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）；ΔH=+571.6 kJ/mol

C.CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；ΔH=-890.3 kJ/mol

D.1/2C6H12O6（s）+3O2（g）=3CO2（g）+3H2O（l）；ΔH=-1400 kJ/mol

答案選D，題干所給數據燃燒熱均不帶負號，依次為 393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2800 kJ/mol。

除了選擇題，在Ⅱ卷也有體現，比如2004年天津高考題第27題第I小題中“已知丙醛的燃燒熱為1815 kJ/mol，丙酮的燃燒熱為1719 kJ/mol，試寫出丙醛燃燒的熱化學方程式______________?！碧旖蚴懈呖碱}目中多次出項相同問題，同樣處理為不帶負號。在2009寧夏高考題的第28題第（5）小題“已知單質硫的燃燒熱為 296 kJ·mol-1，計算由 S（s）生成 3 mol SO3（g）的ΔH________（要求計算過程）?！币餐瑯游唇o出負號。

可見從四川省、重慶市、天津市對于燃燒熱的表示方法認同不帶正負號的情況，甚至寧夏（新課標卷）2009年的高考題中也出現類似的問題。

（二）認同帶正負號高考試題

例5.（2011浙江12）下列說法不正確的是

A.已知冰的熔化熱為6.0 kJ·mol-1，冰中氫鍵鍵能為 20 kJ·mol-1，假設 1 mol冰中有 2mol氫鍵，且熔化熱完全用于破壞冰的氫鍵，則最多只能破壞冰中15%的氫鍵

B.已知一定溫度下，醋酸溶液的物質的量濃度為c，電離度為 α若加入少量醋酸鈉固體，則CH3COOH?CH3COO-+H+向左移動，α減小，K變小

C.實驗測得環(huán)己烷（l）、環(huán)己烯（l）和苯（l）的標準燃燒熱分別為-3916 kJ·mol-1、-3747 kJ·mol-1和-3265 kJ·mol-1，可以證明在苯分子中不存在獨立的碳碳雙鍵

D.已知:Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g），ΔH=+489.0 kJ·mol-1

C（石墨）+O2（g）=CO2（g）；ΔH=-393.5 kJ·mol-1

則 4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）；ΔH=-1641.0 kJ·mol-1

答案選B，題目中C選項作為正確選項處理，即標準燃燒熱應該帶負號。

例6.（2010浙江卷12）下列熱化學方程式或離子方程式中，正確的是

A.甲烷的標準燃燒熱為-890.3kJ·mol-1，則甲烷燃燒的熱化學方程式可表示為：

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）ΔH=-890.3 kJ·mol-1

B.500℃、30MPa下，將 0.5mol N2和 1.5molH2置于密閉的容器中充分反應生成NH3（g），放熱19.3 kJ，其熱化學方程式為:N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH=-38.6 kJ·mol-1

C.氯化鎂溶液與氨水反應:Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓

D.氧化鋁溶于NaOH溶液:Al2O3+2OH-+3H2O=2Al（OH）3

答案選C，浙江省連續(xù)兩年出現標準燃燒熱的問題都處理為帶負號，另外浙江省使用蘇教版教科書，其試卷也與其教科書一致。

例7.（2010全國2·7）下面均是正丁烷與氧氣反應的熱化學方程式（25℃，101kPa）:

①C4H10（g）+13/2O2（g）=4CO2（g）+5H2O（l）ΔH=-2878 kJ/mol

②C4H10（g）+13/2O2（g）=4CO2（g）+5H2O（g）ΔH=-2658 kJ/mol

③ C4H10（g）+9/2O2（g）=4CO（g）+5H2O（l） ΔH=-1746 kJ/mol

④ C4H10（g）+9/2O2（g）=4CO（g）+5H2O（g）ΔH=-1526 kJ/mol

由此判斷，正丁烷的燃燒熱是

A.-2878kJ/mol B.-2658kJ/mol

C.-1746kJ/mol D.-1526kJ/mol

答案選A，從這個題目可以看出，全國2卷也認同帶負號處理燃燒熱。

例 8.（2008 寧夏 13） 已知 H2（g）、C2H4（g）和C2H5OH（1）的燃燒熱分別是-285.8 kJ·mol-1、-1411.0 kJ·mol-1和-1366.8 kJ·mol-1，則由C2H4（g）和H2O（l）反應生成 C2H5OH（l）的 ΔH 為

A.-44.2kJ·mol-1 B.+44.2kJ·mol-1

C.-330kJ·mol-1 D.+330kJ·mol-1

答案選A，寧夏卷（新課標卷）題干的要求看又是認同燃燒熱是帶負號。

同樣的，除了選擇題，這樣的情況在Ⅱ卷也有體現，比如在2011全國高考新課標試卷中的第27的題的題干中出現這樣的語言“已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱 ΔH 分別為-285.8kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1?！?011 年的新課標卷（原寧夏卷）也是認同燃燒熱帶著負號，但是寧夏卷2008、2009、2011三年都出現了燃燒熱，但是表示方法卻是不一致，這就出項較多的矛盾。

所以，不帶負號是大家對概念側重理解在“燃燒”放熱，“中和”放熱已成是事實，彼此心里都清楚；但當用ΔH表示時就必須按概念來了，這是意義上的“焓”了；帶負號是大家從始至終就在用概念去制約它的應用，即把燃燒熱和中和熱作為反應熱來處理。因而就出現了上述的不同的表示方法在高考題答案中都有對的時候，標準不統(tǒng)一。

三、大學《物理化學》教科書中的說法

據國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）1990年的推薦，體系吸熱為正值，放熱為負值，我國國家標準也已經采納，這已經是熱力學中的慣例。這在大學《物理化學》教科書中也有體現。

（一）《物理化學》中燃燒熱的定義

在朱傳征、許海涵主編的《物理化學》教科書第48頁給燃燒熱下了一個定義:“1mol的物質在指定條件下完全燃燒時放出的熱量稱為燃燒熱。所謂燃燒熱是指產物處于穩(wěn)定的聚集狀態(tài)”?！耙蚨?guī)定25℃ 1Pa下，1 mol處于穩(wěn)定聚集態(tài)完全燃燒時所放出的熱量稱為該物質的標準燃燒熱?！盵6]

（二）《物理化學》中燃燒熱的表示方法

在朱傳征、許海涵主編的《物理化學》教科書中沒有明確說明表示方法，但是在例題和課后習題中有所體現。比如在62頁第21題“在25℃，Pθ時，丙烯腈（CH2=CHCN）、石墨和氫氣的燃燒熱分別為-1761 kJ·mol-1，-393.5kJ·mol-1和-285.9kJ·mol-1，[6]這道題目題干中的燃燒熱一律帶負號表示，體現了教科書對于燃燒熱作為反應熱的一個體現。

四、建議

根據上面的討論可知，燃燒熱和中和熱作為反應熱，是應該帶著負號處理的。這也更有利于學生以后進入大學學習時，能更好的銜接大學與高中的知識，更有利于與國際接軌。

燃燒熱和中和熱不管是不是帶負號，我們都可以理解。但是這個問題不管是要研究學問還是學生在高考中答題，都需要統(tǒng)一標準。所以希望課程標準、教科書、教師教學用書能有一個固定的，統(tǒng)一的標準，讓所有的教師和學生就這個問題達成共識不至于在上述高考題的爭議。

[1]人民教育出版社,課程教材研究所,化學課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書·化學選修4化學反應原理[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2]人民教育出版社,課程教材研究所,化學課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書·化學選修4化學反應原理教師教學用書[M].北京：人民教育出版社，2007.

[3]王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·化學，化學反應原理[M].南京：江蘇教育出版社，2008.

[4]楊香濤，陳世明.對兩種版本新課標教材中燃燒熱概念的探討[J].中學化學教學參考，2007（12）.

[5]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標準實驗教科書·化學必修2[M].北京：人民教育出版社，2007.

[6]朱傳征，許海涵.高等院校選用教材·物理化學（師范類）[M].北京：科學出版社，2004.