定義放熱反應。

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介紹

放熱反應是一種化學反應，其主要特徵是釋放能量，以熱或光的形式表現出來。例如，當我們摩擦火柴盒上的火柴時，它會釋放光和熱。這種反應顯示了熱和光兩種形式的能量釋放。放熱反應中退化的能量會傳遞到周圍的環境。

因此，放熱反應中的焓變（焓用於在評估能量變化時測量熱含量）顯示為負值。在放熱反應中，體系的焓會降低。由於放熱反應將熱能釋放到周圍環境中，因此隨著它從體系中獲得熱量，周圍環境的溫度會升高。

圖 1：放熱反應示意圖

放熱反應

甲烷氣體燃燒時會釋放熱量，形成放熱反應。甲烷燃燒釋放 890.4 kJ 的熱能。此反應顯示了兩種方式的平衡方程式。釋放的熱量寫在產物側的反應中。另一方面，帶有負號的 ΔH 值可以寫成（-890.4 kJ）。

$$\mathrm{CH_4 (g) + 2O_2 (g)\:\rightarrow\:CO_2 (g) + 2H_2O (l) + 890.4 \:kJ\:(產生熱量)}$$

放熱反應的能量圖

在放熱反應中，產物分子中原子之間的鍵是強鍵，與反應物相比，具有更高的鍵能。產物的能量低於反應物的能量，因此它顯示出向下的能量斜率。反應物失去能量並轉化為產物。能量以熱的形式釋放（也可以以光的形式釋放）。正如我們前面討論的那樣，在放熱反應中，熱量從體系釋放到周圍環境中，使周圍環境變暖。

圖 2：放熱反應圖

放熱反應的例子

爆竹點燃

爆竹爆炸時會產生大量的噪音、熱量和光，這是一種放熱反應。

醋酸鈉沉澱

可重複使用的暖手寶含有過飽和的醋酸鈉化合物。如果包裝彎曲，微小的金屬碎片會使醋酸鈉化合物成核或形成晶體。晶體的形成和生長顯示出放熱過程，因為暖手寶會變熱。

點燃蠟燭

點燃蠟燭是一個持續的反應，其中蠟起燃料的作用，併產生長時間的火焰。

生鏽

鐵金屬被氧化並形成氧化鐵，也稱為鐵鏽，這是一種放熱過程。通常，在鐵生鏽期間沒有人注意到溫度變化。在潮溼空氣和鐵材料之間形成鐵鏽的過程會釋放大量的熱量。

燃燒

燃燒反應顯示出放熱過程。例如，燃燒燃料（如氣體或木材）會向環境釋放熱量，並使房屋或任何地方保持溫暖。如果我們坐在篝火附近，我們會感到溫暖，因為它在燃燒反應期間會將熱量釋放到大氣中。

燈泡照明

當電流透過燈泡時，電流會導致燈泡中鎢絲髮生反應，併產生光和熱，因此，這是一種放熱反應。

NaOH 的溶解

強酸和強鹼（如硫酸和氫氧化鈉），當新增到水中時，會導致釋放大量熱量。因此，在化學實驗室中，總是將強酸或強鹼混合到水中，而不是將水混合到酸或鹼中，因為此過程可能會在大氣中釋放大量熱量。

結論

放熱反應是一種化學反應，其中體系以熱或光的形式將能量釋放到周圍環境中。最終產物的焓值會降低，這表明焓值為負值。由於熱量釋放到周圍環境中，導致周圍環境的溫度升高。

在放熱反應中，產物的鍵比反應物更強，並且具有更高的鍵能。放熱反應中產物的能量低於反應物的能量，因此，如果我們繪製放熱反應的圖形，它將顯示能量的向下斜率。

常見問題

Q1. 定義放熱反應。

答：放熱反應是一種化學反應，其中體系的能量以熱或光的形式釋放到周圍環境中。

Q2. 當體系的能量釋放到周圍環境中時會發生什麼？

答：當體系的能量釋放到周圍環境中時，由於熱量的釋放，周圍環境的溫度會升高。焓值也會降低，並顯示為負值。

Q3. 解釋化學反應中反應物和產物的放熱反應。

答：放熱反應是一種化學反應，其中產物的鍵比反應物更強，並且具有更高的鍵能。產物的能量也低於反應物的能量。反應物失去能量並轉化為產物。

Q4. 從以下選項中選擇一個不是放熱反應的選項。

a)生鏽 b) 爆竹爆裂 3) 水解 4) 點燃蠟燭

答：水解不是放熱反應。它是一個吸熱反應。在水解過程中，水分子與另一個分子的鍵反應，將分子分解成兩部分。因此，在實驗室中，需要對這種型別的反應施加外部熱量到燒瓶上。

Q5. 給出一個放熱反應的例子。

答：燃燒：燃燒反應顯示出放熱過程。例如：燃燒燃料（如氣體或木材）會向環境釋放熱量，使房屋或任何地方保持溫暖。如果我們坐在篝火附近，我們會感到溫暖，因為它在燃燒反應期間會將熱量釋放到大氣中。