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實驗六 反應熱的測定. 一. 實驗目的 使用自製的卡計,測量酸鹼中和、固體溶解 及氧化還原過程中熱量變化;並應用黑斯定 律,測定氧化鎂之莫耳生成熱。

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1 實驗六 反應熱的測定

2 一. 實驗目的 使用自製的卡計,測量酸鹼中和、固體溶解 及氧化還原過程中熱量變化;並應用黑斯定 律,測定氧化鎂之莫耳生成熱。

3 二. 實驗原理 ( 一 ) 反應熱的測定 化學反應通常伴隨著能量的改變,如果反 應在常壓下進行,則能量的變化稱為反應熱 (heat of formation) ,以 ΔH 表示。若將反應在 絕熱的環境下進行,就可以藉著測量溫度的 變化而計算反應放出或吸收的熱量。 在本實驗中,利用簡單的 “ 卡計 ” ,來測量 反應的熱量變化。由於在反應過程中,卡計 本身也會吸收反應所產生的熱量;因此,首 先必須測量出卡計的熱容量 (heat capacity) 。

4 T 1 :卡計與 x mL 冷水達到平衡的溫度 T 2 : y mL 熱水的溫度 T f :冷水與熱水混合後的平衡溫度 H 1 :熱水放出的熱量 = (T 2 – T f )ºC · y mL · 1 g/mL · 1 cal/g·ºC H 2 :冷水吸收的熱量 = (T f – T 1 )ºC · x mL · 1 g/mL · 1 cal/g·ºC H 3 :卡計吸收的熱量 = (T f – T 1 )ºC · 卡計熱容量 cal/g·ºC H 1 = H 2 + H 3 ΔH = ΔT · ( 卡計的熱容量 + 內容物的熱容量 )

5 ( 二 ) 黑斯定律之應用-氧化鎂之莫耳生成熱 化學反應之反應熱具有加成性,也就是當 一個化學反應方程式能以兩個(或多個)其他 反應方程式的代數和表示時,其反應熱為此兩 個 ( 或多個 ) 反應熱的代數和,稱為黑斯定律。 在本實驗中,測量鎂與氧化鎂分別與酸反 應之反應熱,反應方程式如式 6-1 與式 6-2 , 並利用水的莫耳生成熱為 kJ/mol ( kcal/mol ) 及黑斯定律,可求得氧化鎂的莫耳 生成熱(式 6-4 )。

6 莫耳生成熱: 25 ℃、 1 atm 下, 1 莫耳化合物由 其成份元素化合而成之熱量變化。 Mg (s) + 2H + (aq) Mg 2+ (aq) + H 2(g) ΔH 1 (6-1) MgO (s) + 2H + (aq) Mg 2+ (aq) + H 2 O (l) ΔH 2 (6-2) H 2(g) + ½O 2(g) H 2 O (l) ΔH f 0 (H 2 O)(6-3) Mg (s) + ½O 2(g) MgO (s) ΔH f 0 (MgO)(6-4)

7 三. 儀器與材料 保利龍杯 (250 mL 、 2 個 ) 杯蓋 (1 個 ) 電子數字型溫度計 燒杯 (400 mL) 量筒 (100 mL)

8 四. 藥品 1.0 M 氫氧化鈉 ( NaOH ) 1.0 M 鹽酸 ( HCl ) 1.0 M 醋酸 ( CH 3 COOH ) 0.2 M 硫酸銅 ( CuSO 4 ) 硝酸銨 ( NH 4 NO 3 ) 鋅粉 ( Zn ) 氧化鎂 ( MgO ) 鎂片 ( Mg )

9 五. 裝置圖

10 六. 注意事項 鎂片與鹽酸反應時會產生氫氣,操作時 請小心。 實驗後反應之廢液請倒入特定廢液回收 桶,不可隨意倒入水槽。


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