學習概念
1. 定義：定溫定壓下，化學反應前、後物質熱含量的變化值，稱為反應熱，以 ΔH 表示之。
⇒
ΔH＝（生成物的總熱含量）－（反應物的總熱含量）。若 ΔH＜0，為放熱反應，如下圖 (一)；反之，ΔH＞0，為吸熱反應，如下圖(二)。
▲ 圖(一)；放熱反應 ▲ 圖(二)；吸熱反應
註：熱含量：定壓下物質生成時，儲存於其中的熱量，稱為熱含量或簡稱焓，以H 表示之。焓無法從 實驗中測得其絕對值，僅可推算出它的相對值。
2. 測定：
依據能量守恆原理可知進出反應物系之熱量與卡計系統之熱含量變化相等。
(1) 使用儀器：卡計（如右圖之彈卡計）
卡計系統包含裝置、水及產物三部分 (2) 公式：ΔH＝m×s×（T2－T1）＝C‧ΔT
ΔH：卡計系統吸收或放出的熱量（cal）
m：物質的質量（g）
s：物質的比熱（cal／g‧℃）
T1：初溫（℃）
T2：末溫（℃）
C：熱容量（cal／℃）
3. 熱化學方程式：
(1) 定義：將某一條件下，一定量反應物之反應熱表達出來的式子，稱為熱化學方程式。
例 ：常態下，一莫耳氫完全燃燒可放285.8 千焦，其熱化學方程式為：
H2(g)＋O2(g) ─→ H2O()，ΔH°＝－285.8 kJ
(2) 常見的寫法：可將化學變化的能量以 ΔH 表示或將能量寫在反應方程式中。
例 ：C(s)＋O2(g) ─→ CO2(g)，ΔH°＝－394 kJ C(s)＋O2(g) ─→ CO2(g)＋394 kJ
C(s)＋O2(g)－394 kJ ─→ CO2(g)
反應熱
（南一版 p.100）1
▲ 彈卡計
第 3 章 化學方程式與化學計量 93
4. 影響 ΔH 的因素：
(1) 與反應掉的量或生成的量成正比。
例 ：H2(g)＋O2(g) ─→ H2O()＋285.8 kJ ⇒ 2 H2(g)＋O2(g) ─→ 2 H2O()＋285.8×2 kJ (2) 同一種反應，如物態不同，則反應熱也不同。
例 ：H2(g)＋O2(g) ─→ H2O(g)＋241.6 kJ，H2(g)＋O2(g) ─→ H2O()＋285.8 kJ
(3) 反應的條件（溫度、壓力）改變，使得物質含熱量不同，因此反應熱也不同。
註：標準狀態：係指在某一定溫（常以25 ℃）、1 atm 下的狀態。在此條件下所測得的反應熱，稱為標準反應 熱，簡記為ΔH°。
範例 反應熱與焓的關係 ★★★★ 《基礎題》
某同分異構物A、B、C，其變化過程的反應式為 A → B＋35 kcal；B → C－15 kcal。則 下列何者為A、B、C 三種異構物的熱含量關係圖？
(A) (B) (C)
(D) (E)
[答案] Ｅ
[解析]
A －－→ B＋35 kcal HA＝HB＋35 kcal；B －－→ C－15 kcal HB＝HC－15 kcal，故HC＝HB＋15 kcal。
[類題] 已知 A、B、C 及 D 等物質的莫耳熱含量分別為 10 kJ、20 kJ、15 kJ 及 40 kJ。試問：
2 A＋B ─→ 3 C＋D 之反應熱為何？
█：
45 kJ 。
（ΔH＝生成物總焓－反應物總焓
＝（3×15＋40）－（2×10＋20）＝45 kJ。）
1
範例 反應熱與焓的關係 ★★★ 《進階題》
統計資料顯示：國人去年平均每人消耗汽油448 公升。假設汽油的主要成分為正辛烷（分 子式為C8H18，密度為0.70 g／mL，燃燒熱為－5430 kJ／mol），且所使用的汽油完全燃燒成 水與二氧化碳，試問448 公升的汽油完全燃燒所釋放出的熱量約可使多少質量的 0 ℃冰塊
（熔化熱為6.0 kJ／mol）融化成 0 ℃的水？ 【97.指考】
(A) 224 公噸 (B) 44.8 公噸 (C) 2.24 公噸 (D) 448 公斤 (E) 22.4 公斤 [答案] Ｂ
[解析]
∵汽油燃燒放出的熱值＝冰熔化吸收的熱值∴（）×5430＝n×6.0
n＝2.49×106 mol W＝2.49×106×18 克＝44.82 公噸
[類題] 有一暖暖包內含 100 毫升的水，暖暖包中另有一塑膠袋，袋內裝有 40 克氯化鈣（CaCl2
）。使用時稍微用力敲打暖暖包，使其中之塑膠袋破裂，讓水與氯化鈣混合。已知氯化 鈣的的溶解熱為－82.8 kJ／mol，而水的比熱為 4.20 J／g-K 。假設氯化鈣的比熱甚小，
可以忽略，而氯化鈣溶解所釋出的熱量，完全由100 毫升的水所吸收。若在阿里山上，取 出一個5℃的暖暖包打開使用，試問：該暖暖包的溫度最高可升到幾℃？（原子量：
Ca ＝40，Cl＝35.5）
(A) 36 (B) 51 (C) 76 (D) 91
█： Ｃ 。
範例 熱化學反應式的意義 ★★★★ 《基礎題》
關於熱化學反應式C(s)＋O2(g) ─→ CO2(g)，ΔH＝－394 kJ，下列敘述何者正確？
(A)上式反應為吸熱反應，反應熱為 394 kJ／mol (B) 1 莫耳石墨的燃燒熱是 394 kJ (C)石墨 燃燒生成二氧化碳的活化能是394 kJ／mol (D)石墨加氧的位能比二氧化碳的位能低
394 kJ／mol [答案] Ｂ
[解析]
(A)ΔH＜0，為放熱反應；(C)(D)石墨加氧的焓比二氧化碳的焓高 394 kJ／mol。[類題] 已知：2 H2(g)＋O2(g) ─→ 2 H2O(g)，ΔH＝－484 kJ。下列有關此熱化學反應式的敘述，何者正
確？ 【99.學測】
(A)生成 1 莫耳的 H2O(g)會放熱242 kJ (B)此反應的能量變化可使周遭的溫度上升
(C) 2 H2O(g)所含的能量比（2 H2(g)＋O2(g)）所含的能量高出484 kJ (D)若此一反應的產物是 H2O()，則反應的能量變化大於484 kJ (E)使 1 莫耳 H2(g)與2 莫耳 O2(g)的混合物反應，則能 量的變化為484 kJ
█： ＡＢＤ 。
（｜×（－82.8）×103｜＝｜100×4.2×（T－5）｜，得 T＝76。）
（(A) ＝－242 kJ／mol；
(B)∵ΔH＜0，∴環境會吸收熱 T↑；
(C)∵ΔH＜0，∴2 H(g)＋O2(g)能量大於 2 H2O(g)； (D)∵H2O(g)＞H2O()，∴生成 H2O()之 ΔH 會更大；
(E)只能生成 1 mol 水，故 ΔH＝－242 kJ。）
2
3
第 3 章 化學方程式與化學計量 95
學習概念
不同類型的反應（如酸鹼中和、燃燒…等），反應熱又有不同的稱呼。
1. 標準莫耳生成熱：
(1) 定義：定溫（常以 25 ℃）、1 atm 時，1 莫耳的化合物由其組成成分元素形成時，所產生 的能量變化。
例 ：1 莫耳氧化鎂的生成熱為－602 kJ Mg(s)＋O2(g) ─→ MgO(s)，ΔH＝－602 kJ
例 ：酒精的莫耳生成熱為－277.7 kJ
2 C(s)＋3 H2(g)＋O2(g) ─→ C2H5OH()，ΔH＝－277.7 kJ
(2) 通常規定標準狀態下，較常見或安定元素的莫耳生成熱為零。
說明：當元素存在同素異形體時，定其中之一的莫耳生成熱為零，如：碳元素有石墨、
鑽石及芙，以石墨生成熱為零。
▼常見莫耳生成熱為零的元素
元素種類 同素異形體 生成熱為零者
碳 石墨、鑽石、芙 石墨（C）
氧 氧（O2）、臭氧（O3） 氧（O2）
磷 白（黃）磷、紅（赤）磷 白磷（P4）
硫 斜方硫、單斜硫、彈性硫 斜方硫（S8） 2. 標準莫耳燃燒熱：
(1) 定義：定溫（常以 25 ℃），1 atm 時，1 莫耳的可燃純質與氧完全燃燒所放出的熱量，謂 之標準莫耳燃燒熱。燃燒熱必為放熱反應。
例 ：CO(g)＋O2(g) ─→ CO2(s)，ΔH＝－283.4 kJ
說明：燃燒一般指物質與氧化合產生光及熱的現象，因此必為放熱反應，且物質須完全 燃燒，放出的熱量才能為燃燒熱。
例 ：C(s)＋O2(g) ─→ CO(g)，ΔH＝－110.5.4 kJ 式中的ΔH 並非碳的燃燒熱。
(2) 不可燃燒的物質，其燃燒熱視為零。
例 ：水（H2O）、二氧化碳（CO2）、氮（N2）、氧（O2）及鈍氣（He、Ne…）等物的燃 燒熱為零。
3. 莫耳溶解熱：1 莫耳溶質完全溶於大量溶劑時之熱效應。
例如：KNO3(s) H2O KNO3(aq)，ΔH＝34.8 kJ
註：CuSO4(s)＋5 H2O() ─→ CuSO4‧5 H2O(s) 之反應熱非 CuSO4的溶解熱，因水為限量。
4. 莫耳中和熱：（酸＋鹼 ─→ 鹽＋水）
水溶液中酸與鹼反應，生成 1 莫耳的水時所放出之熱量，ΔH 恆為負值。
例 ：HCl(aq)＋NaOH(aq) ─→ NaCl(aq)＋H2O()，ΔH＝－56.7 kJ 。 5. 觀念整理：
(1) 元素的燃燒熱也是其燃燒產物的生成熱。
C(s)＋O2(g) ─→ CO2(g)，ΔH＝－394 kJ
反應熱的種類
（南一版 p.108）2
(2) 化合物的分解反應為其生成反應之逆反應，因此分解熱與生成熱同值異號。
H2(g)＋O2(g) ─→ H2O()，ΔH＝－286 kJ … 水的莫耳生成熱 H2O() ─→ H2(g)＋O2(g)，ΔH＝286 kJ … 水的莫耳分解熱
(3) 燃燒必為放熱，中文表達時，ΔH 中的負號可省略。如碳的莫耳燃燒熱為 394 kJ。
範例 反應熱的種類 ★★★★ 《基礎題》
下列有關各種反應熱的描述，何者正確？
(A) N2(s)＋3 H2(g) ─→ 2 NH3(g)＋22 kcal，可表示 NH3(g)之莫耳生成熱為22 kcal／mol (B) CO(g)＋O2(g) ─→ CO2(g)＋68 kcal，可表示 CO(g)之莫耳燃燒熱
(C) CaCl2(s)＋6 H2O() ─→ CaCl2 ‧6 H2O(s)＋22.5 kcal，可表示 CaCl2(s)之莫耳溶解熱為 －22.5 kcal／mol
(D) N2(g)＋O2(g) ─→ NO2(g)－8.1 kcal，可表示 N2(g)之莫耳燃燒熱為8.1 kcal／mol (E) H2O() ─→ 2 H(g)＋O(g)－230 kcal，水之分解熱為 230 kcal／mol
[答案] Ｂ
[解析]
(A) NH3之莫耳生成熱為 11 kcal／mol；(C)溶解需用大量水；(D)燃燒熱必為放熱；(E) H2O 分解反 應為 H2O()─→
H2(g)＋O2(g)[類題] 1. 下列哪一個熱化學反應方程式，可表示一氧化碳的莫耳生成熱？
(A) C(s)＋H2O(g)＋3l kcal ─→ CO(g)＋H2(g)
(B) C(s)＋O2(g) ─→ CO(g)＋26 kcal (C) C(s)＋O2(g) ─→ CO2(g)＋94 kcal (D) 2 C(s)＋O2(g) ─→ 2 CO(g)＋52 kcal
█： Ｂ 。
[類題] 2. 在標準狀態（25℃，1 atm）下，下列哪些物質的反應熱可視為零？
(A)鑽石的莫耳生成熱 (B)氧的莫耳燃燒熱 (C)水的莫耳生成熱 (D)二氧化碳的莫耳 燃燒熱 (E) CaCl2(s)的莫耳溶解熱
█： ＡＢＤ 。
學習概念
1. 反應熱的三大定律：
(1) 反應熱和反應物的莫耳數成正比，反應的莫耳數愈多，反應熱愈大。若反應式係數乘以 n 倍，則反應熱也須跟著乘以n 倍。
例 ： H2(g)＋O2(g) ─→ H2O()，ΔH＝－246 kJ
⇒ 2 H2(g)＋O2(g) ─→ 2 H2O()，ΔH＝－246 kJ×2
(2) 反應熱以反方向進行時，反應熱的大小不變，符號相反。亦即吸熱變為放熱反應；放熱變 為吸熱反應。
例 ： C6H12O6(s)＋6 O2(g) ─→ 6 CO2(g)＋6 H2O()，ΔH＝－2815.8 kJ ⇒ 6 CO2(g)＋6 H2O() ─→ C6H12O6(s)＋6 O2(g)，ΔH＝＋2815.8 kJ
（ 2. 一些元素的生成熱及不可燃物的燃燒熱為零。）
（ 1. 莫耳生成熱是指元素化合生成 1 莫耳化合物。）