化學實驗室實驗：過氧化氫分解焓的測定（Determination of the Decomposition Enthalpy of Hydrogen Peroxide）〔II〕

Posted on 2011/08/04 in 化學, 化學教育, 化學與社會 with 沒有迴響 7,223 views

化學實驗室實驗：過氧化氫分解焓的測定（Determination of the Decomposition Enthalpy of Hydrogen Peroxide）〔II〕
國立彰化師範大學化學系碩士生陳少軍和陳永祥 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

連結：過氧化氫分解焓的測定〔I〕

學生講義之二（Student Handout II）

觀察紀錄

一、化學示範

1. 寫出此示範實驗的變化現象。

2. 說明變化現象的化學原理。

二、過氧化氫的分解焓

A. 測定熱卡計的熱容量

● 熱水的體積：_____ mL，質量：_____ g
● 室溫水的體積：_____ mL，質量：_____ g

表一-A 熱水的時間與溫度之數據
表一-B 室溫水的時間與溫度之數據

● 轉化表一-A和表一-B的實驗數據成為圖六，並且寫出橫軸和縱軸的變因和單位，標示刻度，以及畫出趨勢線，讀出T_i和T_f。可用MS-Excel製作圖表，列印後貼在圖六上。

圖六熱水、室溫水和混合過程的時間與溫度之趨勢線

在混合時（t_m）熱水的溫度（T_ih）：_____ ℃（由趨勢線的正推而得知）
在混合時（t_m）室溫水的溫度（T_ir）：_____ ℃（由趨勢線的正推而得知）
在混合時（t_m）溫水的溫度（T_f）：_____ ℃（由趨勢線的倒推而得知）
在混合時（t_m）熱水與溫水的溫度差（T_ih – T_f）：_____ ℃
在混合時（t_m）室溫水與溫水的溫度差（T_f – T_ir）：_____ ℃

熱水所放出的熱量：_____ kJ
室溫水所吸收的熱量：_____ kJ
卡熱計放出的熱量：_____ kJ
卡熱計的熱容量：_____ kJ/℃

B. 測定二固體的溶解熱

● 碘化鉀的質量：_____ g，碳酸鈉的質量：_____ g
● 室溫水的體積：_____ mL，質量：_____ g

表二室溫水和固體混合過程的時間與溫度之數據

● 轉化表二的實驗數據成為圖七，並且寫出橫軸和縱軸的變因和單位，標示刻度，以及畫出趨勢線，讀出T_i和T_f。可用MS-Excel製作圖表，列印後貼在圖七上。

圖七室溫水和混合過程的時間與溫度之趨勢線

在混合時（t_m）室溫水的溫度（T_i）：_____ ℃（由趨勢線的正推而得知）
在混合時（t_m）溶液的溫度（T_f）：_____ ℃（由趨勢線的倒推而得知）
在混合時（t_m）室溫水與溶液的溫度差（T_f – T_i）：_____ ℃

溶液總質量：_____ g
溶液所吸收的熱量：_____ kJ
卡熱計所吸收的熱量：_____ kJ
二固體的溶解熱：_____ kJ

C. 測定過氧化氫的分解熱和二固體的溶解熱

● 雙氧水的廠牌：_____ ，用途：_____ ，雙氧水的含量： _____
● 雙氧水的體積：_____ mL ，重量：_____ g
● 過氧化氫的莫耳質量：_____ g/mol（請到網路搜尋或向老師詢問）
● 過氧化氫的分解焓（文獻值）：_____ kJ/mol（請到網路搜尋或向老師詢問）
● 碘化鉀的重量：_____ g，碳酸鈉的重量：_____ g

表三雙氧水和溶液混合過程的時間與溫度之數據

● 轉化表三的實驗數據成為圖八，並且寫出橫軸和縱軸的變因和單位，標示刻度，以及畫出趨勢線，讀出Ti和Tf。可用MS-Excel製作圖表，列印後貼在圖八上。

圖八雙氧水和溶液混合過程的時間與溫度之趨勢線

在混合時（t_m）雙氧水的溫度（T_i）：_____ ℃（由趨勢線的正推而得知）
在混合時（t_m）溶液的溫度（T_f）：_____ ℃（由趨勢線的倒推而得知）
在混合時（t_m）雙氧水與溶液的溫度差（T_f – T_i）：_____ ℃

溶液總質量：_____ g
溶液所吸收的熱量：_____ kJ
卡熱計所吸收的熱量：_____ kJ
雙氧水的分解熱與二固體的溶解熱之和：_____ kJ
雙氧水的分解熱：_____ kJ
過氧化氫的莫耳數：_____ mol
過氧化氫的分解焓（測量值）：_____ kJ/ mol
過氧化氫的分解焓（文獻值）：_____ kJ/mol（請到網路搜尋或向老師詢問）
實驗誤差：_____ %

問題

1. 過氧化氫的分解，依照下列熱化學反應式：
H₂O₂(l) → H₂O(l) + 1/2O₂(g) △H = -98.1 kJ
當1.00 g的過氧化氫分解時，計算熱的變化量。

2. 根據你的實驗結果，一瓶400 mL的3.0%外用雙氧水分解後可放出多少kJ？

3. 本示範實驗的不鏽鋼水壺內，裝65 mL的30%過氧化氫，根據你的實驗結果，依比率類推，此過氧化氫分解後放出多少熱量？假設此過氧化氫視為純水，密度為1.00 g/mL，而且在室溫20 ℃下，請問有多少mL的水可以沸騰？已知水的比熱為4.18 kJ/℃‧g，水的汽化熱為2.26 kJ/g。

4. 過氧化氫是一種無色的液體，由於它分解產生氧氣，因此其溶液可作為漂白劑和防腐劑。已知液體水的標準形成焓為-285.8 kJ，過氧化氫的標準形成焓為-187.8 kJ。利用黑氏定理，請問過氧化氫分解成為液體水和氧氣的分解焓為多少？

5. 討論本實驗誤差的可能主要來源，並說明其理由。

連結：過氧化氫分解焓的測定〔III〕