熱化學反應式是展示化學反應過程中熱量變化的反應式。它是人們爲了直觀的表示化學反應的焓變，而在化學反應式的基礎上加上焓變而組成的。
正確書寫熱化學反應式，需要注意以下幾點：
氫氯酸與氫氧化鈉溶液的反應過程可以用下面三種方式描述：化學反應式、離子反應式以及熱化學反應式。
與前兩個反應式相比，第三個反應式可以額外提供哪項/哪些資料？
反應的本質
反應過程前後物質的變化
參與反應的物質的狀態
反應過程中熱量的變化
題解：
通過對比可以看出，只有第三個反應式展示了反應過程中的焓變（即熱量變化），我們稱之為熱化學反應式。
簡單來講，熱化學反應式就是在化學反應式的基礎上，正確地註明反應的焓變（\(\Delta H\)）。值得注意的是：
甲烷在氧中完全燃燒會生成二氧化碳和水。已知 \(1\ \text{mol}\) 甲烷完全燃燒時，放出 \(890.31\ \text{kJ}\) 的熱。請同學根據下面的指引完成互動練習，了解如何書寫熱化學反應式。
正確書寫熱化學反應式，必須注意以下四個方面：
請同學通過下面的題目，了解相應的具體內容。
\(1\ \text{mol}\) 甲烷完全燃燒時，會放出 \(\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\) 的熱。那麼，以下哪項熱化學反應式的書寫是正確的？
\(\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \ \ \ \ \Delta H\ \text{=}\ -\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\)
\(\Delta H\ \text{=}\ -\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\ \ \ \ \ \ \text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
\(\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \xrightarrow{\Delta H\ \text{=}\ -\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}} \ \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
\(\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \xrightarrow[\Delta H\ \text{=}\ -\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}]{} \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
題解：
熱化學反應式是在化學反應式的基礎上註明焓變。焓變一般寫在反應式的後方，若位置不夠，可寫在右下方。如下所示：
\( \text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right) \)
對比以下甲烷燃燒的熱化學反應式，找出其中的差異並思考其中的原因。
對比兩個反應式可以發現：生成物——水的狀態不同，反應的焓變也不同。
兩個反應的焓變產生差異的主要原因是生成物——水所處的物理狀態不同。實驗測量發現：\(\text{1}\ \text{mol}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{g} \right)\) 液化形成 \(\text{1}\ \text{mol}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\) 時會放出 \(\text{40}\text{.68}\ \text{kJ}\) 的熱。即：
\[{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{g} \right)\ \to \ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \ \ \ \ \Delta H\ \text{=}\ -40.68\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]
所以，在書寫熱化學反應式時，必須註明物質的狀態。
思考下面的熱化學反應式所代表的含義，推斷反應式中物質前方的係數所代表的含義。
\[\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \ \ \ \ \Delta H\ \text{=}\ -\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]
上面的熱化學反應式表示：\(1\ \text{mol}\) 甲烷氣體與 \(2\ \text{mol}\) 氧氣反應，生成 \(\text{1}\ \text{mol}\) 二氧化碳氣體和 \(2\ \text{mol}\) 液態水時，放出 \(890.31\ \text{kJ}\) 的熱。由此可見，反應式前方的係數表示物質的摩爾數（這與化學反應式不同）。
所以，熱化學反應式中，物質前方的係數可以是整數，也可以是分數。
根據熱化學反應式所代表的含義，燃燒 \(\text{0}\text{.5}\ \text{mol}\) 甲烷氣體會放出 \(\text{kJ}\) 的熱（答案保留至小數點後兩位數字）。
\[\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \ \ \ \ \Delta H\ \text{=}\ -\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]
題解：
根據熱化學反應式可知：燃燒 \(\text{1}\ \text{mol}\) 甲烷釋放出 \(\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\) 的熱。那麼，燃燒 \(\text{0}\text{.5}\ \text{mol}\) 甲烷會釋放出 \(\text{445}\text{.16}\ \left( 890.31\ \div \ 2 \right)\ \text{kJ}\) 的熱。而反應過程中消耗的氧，以及生成的二氧化碳和水的摩爾數都將減半。我們可以用下面的熱化學反應式展示這個過程：
\[\displaystyle{\frac{1}{2}\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ {{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \frac{1}{2}\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)}\ \ \ \ \ \Delta H\ \text{=}\ -\text{445}\text{.16}\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]
所以，反應式兩方物質的係數乘以某個因數時，焓變也會隨之改變。
很多化學反應都是互為逆向的，例如氫在氧中燃燒生成水；水電解生成氫和氧。其熱化學反應式如下：
比較上面兩個熱化學反應式並思考它們之間的關係。
通過對比可以看出：兩個反應過程的焓變大小相同，但符號相反。即一個是放熱反應，一個是吸熱反應。
由此可以得出結論：一個化學反應逆向進行時，焓變的大小保持不變，但正負號將隨之改變。
根據熱化學反應式可以了解一個化學反應吸收或者放出的熱。相反地，如果知道反應的焓變，就可以計算出實際參與反應的物質的量或者生成物的量。
例如：已知甲烷燃燒的熱化學反應式如下：
\[\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \ \ \ \ \Delta H=-890.31\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\]那麼，若實驗測得甲烷完全燃燒釋放出 \(2\ 225.8\ \text{kJ}\) 的熱，參與反應的甲烷的摩爾數是 \(\text{mol}\)（答案保留至兩位有效數字）。
題解：
因為 \(1\ \text{mol}\) 甲烷完全燃燒時將放出 \(\text{890}\text{.31}\ \text{kJ}\) 的熱。那麼，若要放出 \(2\ 225.8\ \text{kJ}\) 的熱則需要燃燒的甲烷的量是
\[\begin{align}
{{\text{n}}_{\text{甲烷}}}\ &= \ \frac{\text{釋放出的熱}\ \left( \text{kJ} \right)}{1\ \text{mol}\ \text{甲烷燃燒時放出的熱}\ \left( \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}} \right)}\ \\
&= \ \frac{2\ \text{225}\text{.8}\ \text{kJ}}{890.31\ \text{kJ}\ \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}} \\
&= \ 2.5\ \text{mol} \\
\end{align}\]
所以，釋放出 \(2\ 225.8\ \text{kJ}\) 的熱時，需要燃燒 \(2.5\ \text{mol}\) 甲烷。