＊(
ABE
) 11. 化學反應的反應熱(ΔH)與生成物及反應物的熱含量有關，而物理變化也常伴隨著熱量 的變化。下列有關物理變化的熱量改變或反應熱的敘述，哪些正確？ (A)水的蒸發是 吸熱過程 (B)汽油的燃燒是放熱反應 (C)化學反應的 ΔH 為正值時，為一放熱反應 (D)反應熱的大小與反應物及生成物的狀態無關 (E)化學反應的 ΔH 為負值時，反應 進行系統的溫度會上升。 【100 學測】＊(
ABD
) 12. 已知：2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ΔH = 484 kJ。下列有關此熱化學反應式的敘述，何者 正確？ (A)生成 1 mol 的 H2O(g) 會放熱 242 kJ (B)此反應的能量變化可使周遭的溫度 上升 (C) 2 H2O(g)所含的能量比( 2H2(g) + O2(g) ) 所含的能量高出 484 kJ (D)若此一反 應的產物是H2O(l)，則反應的能量變化大於484 kJ (E)使 1 mol H2(g) 與 2 mol O2(g)的混合物反應，則能量的變化為484 kJ。 【99 學測】
實驗 目的
使用保麗龍杯子自製簡單的卡計測量反應熱。
【Part I】測量鹽酸與氫氧化鈉溶液中和之熱量變化。
【Part II】測量硝酸鉀溶於水之熱量變化。
實驗 原理
假設卡計本身所吸收的熱量與散失於外界之熱量均忽略不計：
(1)依據能量守恆定律，反應時所放出（或吸收）之熱量(ΔH1) = 卡計內水溶液所吸收（或放出）
之熱量(ΔH2)。
(2)測量卡計內水溶液溫度的變化，即可算出水溶液的熱量變化(ΔH2)，進而求得反應熱。
ΔH2 (J) = 質量(g)比熱 (J/g°C)溫度差(°C)
(3)該熱量變化在定壓下測得，故反應熱 ΔH = ΔH1 = ΔH2。
實驗 流程
【Part I】測量鹽酸與氫氧化鈉溶液中和反應的反應熱
【Part II】硝酸鉀溶於水的熱量變化
注意 事項
〈說明〉
(1)溫度計須固定好位置，不可搖晃傾斜，否則會導致玻棒的攪拌效果降低，甚至撞破溫度計。
(2)溫度計在每次測溫前，須先用水沖洗乾淨。
(3)酸鹼中和的反應率很快，所以溫度很快即可達到平衡。
(4)若兩次測量的終止溫度相差太大，應再做第三次，最後取相近的兩次數據計算並求出平均值。
(5)每次更換溶液時須將保麗龍杯洗淨並擦乾，以免殘留物影響實驗的測定。
1. 酸鹼中和時的反應熱計算方法
若取1.0 M HCl(aq) 50.0 mL 與 1.0 M NaOH(aq)50.0 mL 反應，反應前後溶液溫度由 26.5°C 上升至33°C。則水溶液的熱量變化 = 2.72 (kJ)，酸鹼中和時的反應熱 = 54.4 (kJ/mol)
（假設水溶液混合體積具加成性，溶液的密度為1.0 g/mL、比熱為 4.18 J/g °C）
【方法】
① 酸鹼中和後的溶液質量共 100 g
② 水溶液的熱量變化 = 水溶液重4.18Δt103 (kJ)
= 1004.18(33 26.5)103 = 2.72 (kJ)
③ HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
10.05 10.05
0.05 0.05 + 0.05 + 0.05
+ 0.05 mol 生成水的莫耳數 = 0.05 (mol)
④ΔH = 2.72 0.05
= 54.4 (kJ/mol) 2. 硝酸鉀溶於水的反應熱計算方法
若取4.00 g KNO3（式量為101.1）溶於 50.0 mL 的蒸餾水中，溶解前後溶液溫度由 27°C 下降至21°C。則水溶液的熱量變化 = 1.354 (kJ)，硝酸鉀溶於水時的反應熱
= 34.19 (kJ/mol)。（假設其水溶液的密度為 1.0 g/mL，比熱為 4.18 J/g°C）
【方法】
① 水溶液的熱量變化 = 水溶液重4.18Δt103 (kJ) = 544.18(6)103 = 1.354 (kJ)
②KNO3的莫耳數 = 4
101.1 = 0.0396 (mol)
③KNO3的反應熱(kJ/mol)：ΔH = 1.354
0.0396 = 34.19 (kJ/mol)
一 般 化 學 實 驗 室 常 用 的 簡 易 型 咖 啡 杯 式 的 卡 計 (coffee-cup calorimeter)，是由兩個保麗龍杯子套疊放入燒杯中，將其加蓋密封，
並插入溫度計及玻棒所組成。
今以此卡計進行以下有關反應熱的實驗，（假設卡計本身所吸收的熱 量忽略不計，混合溶液的體積具加成性，且所有水溶液之密度及比熱 均與水相同，分別為1.0 g/mL 及 4.18 J/g °C），試回答下列各題。
(1)使用保麗龍杯而不用燒杯作為卡計的主要原因為何？
(2)若卡計內原有 100 mL 蒸餾水，當加入 0.05 mol 的硫酸鎂固體後，測得溫度上升了 11.0°C，試計算硫酸鎂的莫耳溶解熱(kJ/mol)。
老師講解1
(3)若卡計內原有 50 mL 的 0.50 M 鹽酸，在同溫下加入 50 mL 的 0.50 M 氨水溶液，待溶液 完全混合後測得溫度上升了3.1°C，試計算鹽酸與氨水溶液的莫耳中和熱(kJ/mol)。
(4)若將 0.50 M 氨水改用 0.50 M 的氫氧化鈉溶液，而其他條件不變時，則其中和時所放出 的熱量經計算為56.0 kJ/mol。試問為何會有此差異？試估算氨水在水中解離熱為多少？
(5)承上題，如果保麗龍杯子上面不加蓋子，則求得的莫耳中和熱的數值會偏大、偏小或無 影響？
了解反應熱的實驗測量方法與如何計算求得反應熱。
(1)因保麗龍為良好的絕熱體，能避免反應系統與外界進行熱的交換 (2) 97.48 kJ/mol (3) 51.83 kJ/mol (4)中和時放出的熱量較少，4.17 kJ/mol (5)偏小 (2)水溶液的熱量變化 = 106
4.18
11.0
103 = 4.874 (kJ)∴硫酸鎂的莫耳溶解熱 ΔH = 4.874
0.05 = 97.48 (kJ/mol) (3)水溶液的熱量變化 = 100
4.18
3.1
103 = 1.296 (kJ)酸鹼中和所生成水的莫耳數 = 0.5
0.05 = 0.025 (mol)∴鹽酸與氨水溶液的莫耳中和熱 ΔH = 1.296 0.025
= 51.83 (kJ/mol)
(4)因氨水為弱鹼，其解離時須吸收一些熱量，故中和時所放出的熱量較少 氨水莫耳解離熱為：51.83 (56) = + 4.17 (kJ/mol)
(5)若保麗龍杯不加蓋，則中和時所放出的熱量較容易散失，造成莫耳中和熱的數值 偏小。
有一暖暖包內含100 mL 的水，暖暖包中另有一塑膠袋子，內裝有 40 g 氯化鈣。使用時稍微 用力敲打暖暖包，使其中之塑膠袋破裂，讓水與氯化鈣混合。已知氯化鈣的溶解熱為 82.8 kJ/mol，而水的比熱為 4.20 Jg1 K1。假設氯化鈣的比熱甚小可以忽略，而氯化鈣溶解所釋出 的熱量，完全由100 mL 的水所吸收。若在阿里山上，取出一個 5°C 的暖暖包打開使用，試 問該暖暖包的溫度最高可升到幾°C？(CaCl2 = 111) 【91 指考】
：76°C 學生演練
1
(
D
) 1. 已知一定質量的無水乙醇(C2H5OH)完全燃燒時，放出的熱量為 Q，而其所產生的 CO2用過量的澄清石灰水完全吸收，可得0.10 莫耳的 CaCO3沉澱。若1.0 莫耳無水乙醇完 全 燃 燒 時 ， 放 出 的 熱 量 最 接 近 下 列 哪 一 選 項 ？ (A)Q (B)5Q (C)10Q (D)20Q (E)50Q。 【101 學測】
(
B
) 2. 圖 1 及 圖 2 分 別 代 表 H2O(g)和 NO(g)的生成反應過程中， 反應 物與生成物的能量變化， 則 下 列 敘 述 何 者 正 確 ？ (A)H2O(g)的 生 成 反 應 為 吸 熱 反 應 (B)NO(g)的生成反應為吸熱反應 (C)H2(g)燃 燒 產 生 水 蒸 氣 的 反 應
為吸熱反應 (D)NO(g)分解為氮氣和氧氣的反應為吸熱反應 (E)H2O(g)分解為氫氣與 氧氣的反應為放熱反應。 【101 學測】
◎ 甲、乙、丙為三種不同濃度的鹽酸溶液，將不同體積的甲、乙、丙溶液分別和過量的強鹼水溶液混 合，反應後之總體積皆為 10毫升。在反應完全後，所測得溶液之溫度變化（ΔT）如圖所示。試回 答 3～4 題： 【101學測】
(
C
) 3. 下列有關上述反應的敘述，何者錯誤？ (A)反應 後，水溶液的溫度都升高 (B)反應後，水溶液的 pH 值都大於 7.0 (C)由反應可推知，此過量的強 鹼水溶液為氫氧化鈉水溶液 (D)反應前，甲、乙與 丙三種鹽酸溶液的濃度大小順序為： 甲＞乙＞丙 (E)反應前，若甲溶液的體積為 4 毫升，則反應後 溫度約可增高4℃。(
C
) 4. 根據圖中，約多少毫升的甲溶液與過量的強鹼水溶液反應後，其所產生之溫度變化，相當於5 毫升的乙溶液與過量的強鹼水溶液反應，所產生的溫度變化？ (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (E)5。
(
B
) 5. 黑火藥爆炸的反應式（係數未平衡）如下：KNO3(s) + C(s) + S(s) K2S(s) + N2(g) + 3X(g) 式(1) 試問下列哪一化合物是式 (1) 中的 X？
(A) CO (B) CO2 (C) NO (D) NO2 (E) SO2。 【100 指考】
6. 在室溫 20℃時，用燒杯稱取氫氧化鈉固體 2.0 克，然後在燒杯沒有加以絕熱的情況下，加入 20℃的水 50 克，使氫氧化鈉溶解，並測定溫度（假設在實驗的過程中，熱量的散失速率一定）。
每隔60 秒所測定的溶液溫度，其變化如下表所示： 【100 指考】
時間(s) 0 60 120 180 240 300 360 480
溫度(℃) 20.0 25.3 28.0 28.8 28.6 28.0 27.4 26.2
(1) 試以時間為X坐標（橫軸），溫度為Y坐標，在答案卷上方的方格上以適當的大小，將實驗結 果繪製成圖。
(2) 如果此實驗在絕熱條件下進行，則氫氧化鈉在溶解過程中，溫度共升高幾度？
(3) 已知此溶液的比熱為 4.2（J/g．℃），而攪拌所導致的熱量變化可以忽視。試求氫氧化鈉在溶 解過程中所放出的熱量（單位 kJ）。
：
(1)詳見解析附圖 (2)11.0°C (3)2.4kJ
(
B
) 7. 某金屬 (M) 的碳酸鹽 (MCO3) 與稀鹽酸作用，產生二氧化碳的反應式如下：MCO3( )s ＋2HCl(aq) → MCl2(aq)＋CO2( )g ＋H O2 ( )l
若0.84 克的 MCO3與稀鹽酸完全作用，所產生的氣體，換算成標準狀態的乾燥二氧化 碳，恰為224 毫升。M 應為下列哪一種金屬？（原子量：Be＝9、Mg＝24、Ca＝40、Zn
＝65、Ba＝137） (A)Be (B)Mg (C)Ca (D)Zn (E)Ba。 【100 學測】
(
D
) 8. 開發能源與維護環境是現代科技所面臨的兩大挑戰。若能利用太陽能來電解水，產生 氫氣與氧氣以供氫氧燃料電池使用，就可以獲得有用的能量與非常乾淨的水，這樣就 不會造成環境的問題。試問90 公斤的水，完全電解可產生幾公斤的氫？(A) 0.5 (B) 1 (C) 5 (D) 10 (E) 20。 【99 指考】
(
D
) 9. 氧的元素符號是 O，水的分子式是 H2O。下列哪一個是雙氧水（過氧化氫）的分子式？(A) O2 H2O (B) H2O3 (C) HO2 (D) H2O2 (E) H3O2。 【99 學測】
(
B
) 10. 每人每天平均約需消耗 540 L 的氧氣以維持其生存與活動之所需，而若欲於冬天提供 一個人淋浴所需的熱水，則天然氣的供氣速率約需達每分鐘30 L。當供應的天然氣為 純甲烷，且能完全燃燒而消耗了540 L 的氧氣（每人一天生存與活動所需的氧）時，約可維持一個人多少分鐘的淋浴時間？ (A)4.5 (B)9 (C)18 (D)36 (E)72。【98 學測】
(
D
) 11. 已知蔗糖的分子量為 342 amu，而其水溶液的發酵可用下列反應式表示：C12H22O11 + H2O → 4C2H5OH + 4CO2
今取蔗糖3.42 g，溶於水後，加酵母使其發酵。假設只考慮蔗糖變為酒精的發酵，且 蔗糖的發酵只完成50%，則在此發酵過程中，所產生的二氧化碳總共有幾毫升（在標 準狀態）？ (A)112 (B)224 (C)336 (D)448 (E)896。 【98 學測】
(
B
) 12. 近年來，大氣中 CO2 的濃度上升已成為全球性的問題，因而興起節能減碳運動，國內 的環保團體也宣導「中秋節不烤肉」。假若超市賣的烤肉用木炭，其含碳量為90%，則 一包10 kg 的木炭完全燃燒後，會產生幾公斤的 CO2？ (A)44 (B)33 (C)22 (D)11(E)5.5。 【98 學測】
(