量热法是研究由化学反应、相变或物理变化引起的热传递和状态变化的方法。用于测量热变化的工具是量热计。两种流行的量热计是咖啡杯量热计和弹式量热计。

这些问题说明了如何使用热量计数据计算传热和焓变。在解决这些问题的同时，复习有关咖啡杯和弹式量热法以及热化学定律的章节。

咖啡杯量热计问题

在咖啡杯量热计中进行以下酸碱反应：

• H+（aq）+OH-（aq）→ H2O（l）

当0.10 mol H+与0.10 mol OH-反应时，110 g水的温度从25.0 C上升到26.2 C。

• 计算qwater
• 计算反应的ΔH
• 如果1.00 mol OH-与1.00 mol H反应，则计算ΔH+

解决方案

使用以下等式：

• q=（比热）x m xΔt

式中，q为热流，m为质量，单位为克，Δt为温度变化。插入问题中给出的值，可以得到：

• 水=4.18（焦耳/克·摄氏度；）x110克x（26.6摄氏度-25.0摄氏度）
• qwater=550焦耳
• ΔH=-（qwater）=-550 J

你知道当0.010摩尔H+或OH-反应时，ΔH为-550 J：

• 0.010 mol H+~-550 J

因此，对于1.00 mol的H+（或OH-）：

• ΔH=1.00 mol H+x（-550 J/0.010 mol H+）
• ΔH=-5.5 x 104 J
• ΔH=-55 kJ

答复

• 550 J（确保有两个有效数字。）
• -550 J
• -55千焦

弹量热问题

当1.000 g火箭燃料联氨样品N2H4在装有1200 g水的炸弹热量计中燃烧时，温度从24.62 C上升到28.16 C。如果炸弹的C为840 J/C，计算：

• Q燃烧1克样品的反应
• 弹式量热计中一摩尔肼的燃烧反应

解决方案

对于炸弹热量计，使用以下等式：

• Q反应=-（qwater+qbomb）
• Q反应=-（4.18 J/g·C x M水xΔt+C xΔt）
• Q反应=-（4.18 J/g·C x mwater+C）Δt

式中，q为热流，m为质量，单位为克，Δt为温度变化。插入问题中给出的值：

• Q反应=-（4.18焦耳/克·克×1200克+840焦耳/克）（3.54焦耳）
• Q反应=-20700 J或-20.7 kJ

你现在知道，每燃烧一克联氨，就会产生20.7千焦的热量。使用周期表获得原子量，计算出一摩尔肼，N2H4，重量32.0克。因此，对于一摩尔肼的燃烧：

• Q反应=32.0 x-20.7 kJ/g
• Q反应=-662 kJ

答案

• -20.7千焦
• -662千焦