第二節(jié) 燃燒熱 能源

　　一、燃燒熱

　　定義：在25℃，101kPa時，lmol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量，叫

　　做該物質(zhì)的燃燒熱。 單位：kJ/mol 。

　　物質(zhì)燃燒放出的熱 = 該物質(zhì)的量 X 該物質(zhì)的燃燒熱

　　概念要點：

　　(1)在25℃，101kPa時，生成穩(wěn)定的化合物。

　　(2)燃燒熱通常是由實驗測得的。

　　(3)可燃物以1mol作為標準進行測量。

　　(4)計算燃燒熱時，熱化學(xué)方程式的系數(shù)常以分數(shù)表示。

　　二、中和熱

　　1.定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1molH2O，這時的反應(yīng)熱叫做中和熱。

　　概念分析：

　　(1)條件：稀溶液。

　　(2)反應(yīng)物：酸與堿。(中學(xué)階段，只討論強酸和強堿反應(yīng)的中和熱)

　　(3)生成物及其物質(zhì)的量：1molH+與1mol OH- 反應(yīng)生成 1molH2O。

　　(4)放出的熱量：57.3kJ/mol

　　三、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定

　　1.我們利用什么原理來測定酸、堿反應(yīng)的反應(yīng)熱(也稱中和熱)呢?

　　Q = m c Δt? ①

　　Q: 中和反應(yīng)放出的熱量。

　　m：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。

　　c：反應(yīng)混合液的比熱容。

　　Δt：反應(yīng)前后溶液溫度的差值。

　　m的質(zhì)量為所用酸、堿的質(zhì)量和，測出參加反應(yīng)的酸、堿質(zhì)量相加即可;c 需要查閱，Δt可用溫度計測出反應(yīng)前后的溫度相減得到。

　　酸、堿反應(yīng)時，我們用的是它的稀溶液，它們的質(zhì)量應(yīng)怎樣得到?

　　量出它們的體積，再乘以它們的密度即可。

　　Q =(V酸ρ酸+V堿ρ堿)·c·(t2-t1) ②

　　本實驗中，我們所用一元酸、一元堿的體積均為50 mL，它們的濃度分別為0.50 mol/L和0.55 mol/L。由于是稀溶液，且為了計算簡便，我們近似地認為，所用酸、堿溶液的密度均為1 g/cm3，且中和后所得溶液的比熱容為 4.18 J/(g·℃)

　　已知 V酸=V堿=50 mL。

　　c酸=0.50 mol/L c堿=0.55 mol/L。

　　ρ酸=ρ堿=1 g/cm3

　　c=4.18 J/(g·℃)

　　請把以上數(shù)據(jù)代入式②,得出Q的表示式。其中熱量的單位用kJ。得出結(jié)果。

　　Q = 0.418(t2-t1)kJ ③

　　③式表示的是不是該反應(yīng)的反應(yīng)熱?是中和熱嗎?為什么?

　　③式不是該反應(yīng)的反應(yīng)熱，因為反應(yīng)熱是有正負的，中和反應(yīng)放熱，故其ΔH為“-”。中和熱是稀的酸、堿中和生成1mol水的反應(yīng)熱，而50 mL 0.50 mol/L的鹽酸與50 mL 0.55 mol/L 氫氧化鈉反應(yīng)后生成的水只有0.025 mol，故③式表示的也不是中和熱。

　　該反應(yīng)的中和熱應(yīng)怎樣表示呢?

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　　實驗儀器與藥品:

　　大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)溫度計、量筒(50 mL)兩個、泡沫塑料 或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒。

　　0.50 mol/L 鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液

　　實驗步驟：

　　1.在大燒杯底部墊泡沫塑料(或紙條)，使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條)，大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如下圖所示。

　　問：大、小燒杯放置時，為何要使兩杯口相平?填碎紙條的作用是什么?對此裝置，你有何更好的建議?

　　兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而減少熱量損失;填碎紙條的作用是為了達到保溫隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置(如保溫杯)會使實驗結(jié)果更準確。

　　2.用一個量筒量取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。

　　問：溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈?沖洗后的溶液能否倒入小燒杯?為什么?

　　因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應(yīng)而使熱量散失，故要沖洗干凈;沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總?cè)芤旱馁|(zhì)量增加，而導(dǎo)致實驗結(jié)果誤差。

　　3.用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入下表。

　　問：酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入?

　　因為本實驗的關(guān)鍵是測反應(yīng)的反應(yīng)熱，若動作遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。

　　4.把溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯(注意不要灑到外面)。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。

　　問：實驗中所用HCl和NaOH的物質(zhì)的量比為何不是1∶1而是NaOH過量?若用HCl過量行嗎?

　　為了保證0.50 mol/L的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使堿稍稍過量。若使鹽酸過量，亦可。

　　5.重復(fù)實驗兩次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。

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　　你所測得的數(shù)據(jù)是否為57.3 kJ/mol，若不是，分析產(chǎn)生誤差的原因。

　　可能的原因有：

　?、倭咳∪芤旱捏w積有誤差(測量結(jié)果是按50 mL的酸、堿進行計算，若實際量取時，多于50 mL或小于50 mL都會造成誤差)

　　②溫度計的讀數(shù)有誤。

　?、蹖嶒炦^程中有液體灑在外面。

　?、芑旌纤帷A溶液時，動作緩慢，導(dǎo)致實驗誤差。

　?、莞魺岵僮鞑坏轿唬率箤嶒炦^程中熱量損失而導(dǎo)致誤差。

　　⑥測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。

　　問：本實驗中若把50 mL 0.50 mol/L的鹽酸改為50 mL 0.50 mol/L醋酸，所測結(jié)果是否會有所變化?為什么?

　　會有所變化。因為醋酸為弱電解質(zhì)，其電離時要吸熱，故將使測得結(jié)果偏小。

　　問：若改用100 mL 0.50 mol/L的鹽酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，所測中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結(jié)果的二倍(假定各步操作沒有失誤)?

　　否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應(yīng)物的量的多少無關(guān)，故所測結(jié)果應(yīng)基本和本次實驗結(jié)果相同(若所有操作都準確無誤，且無熱量損失，則二者結(jié)果相同)。