实验：测定醇的燃烧热

测定醇的燃烧热是热化学一章里的一个中五实验。它通过用醇来加热水，测量醇燃烧时放出的能量，并让你比较一个同系列的各成员。

本指南列出目的、仪器、编号步骤、应预期的观察，以及实验试卷所看重的科学过程技能。观察是定性的；任何计算都要用你自己测得的质量与温度。

目的

用燃烧着的醇加热一定质量的水，从而测定醇的燃烧热，并比较醇系列中相邻成员的燃烧热。

仪器与材料

• 铜罐（量热器），用于盛水
• 铁架台、夹头与夹子，用于夹住铜罐
• 温度计
• 量筒
• 装有醇、带灯芯的酒精灯或小燃烧器
• 天平（用于燃烧前后称量酒精灯）
• 一段醇系列，例如甲醇、乙醇、丙-1-醇与丁-1-醇
• 挡风屏，以减少热量散失

步骤

1. 用量筒量取已知体积的水，倒入铜罐；水的质量由其体积得知。
2. 把铜罐夹在酒精灯上方，用温度计记录水的初温。
3. 称量装有第一种醇的酒精灯并记录其质量。
4. 点燃酒精灯，让火焰加热水，用温度计轻轻搅拌水。
5. 当水温升高了适当的量时，熄灭火焰并记录水的最高温度。
6. 立即再次称量酒精灯并记录其新质量；差值即为烧掉的醇的质量。
7. 计算水所得的热量，并用烧掉的醇的质量及其摩尔质量，求出每摩尔的燃烧热；在相同条件下对每一种醇重复。

预期观察

点燃酒精灯时，醇带火焰燃烧，铜罐里的水变热，所以温度计读数上升。随着醇被用掉，酒精灯的质量减小。

铜罐底部可能形成一层黑色黑烟，尤其是碳原子较多的醇。要记录的两个关键测量是水的温度升高与烧掉的醇的质量；沿系列，碳原子较多的醇往往给出较大的每摩尔燃烧热。

推断与结论

水变热是因为醇的燃烧是放热的，放出的热量由铜罐传给水。水所得的热量由「所得热量 = 水的质量 x 比热容 x 温度升高」（mc-theta）算出，再除以烧掉的醇的摩尔数即得每摩尔的燃烧热。

沿系列走时，每种醇多一个碳与氢单元，所以燃烧时与氧形成更多的键，每摩尔燃烧热增大。结论是：醇的燃烧热可由水的温度升高与烧掉的质量求出，并沿同系列增大。

科学过程技能（试卷三风格）

辨认变量。 操纵变量是所用的醇（其碳原子数目），反应变量是每摩尔的燃烧热，固定变量是水的质量、火焰到罐的距离，以及挡风屏的使用。

作出推断。 从水温上升这一观察，推断燃烧是放热的、向周围放出热量。

列表与作图。 把每一种醇连同其碳原子数目与每摩尔燃烧热列成表，然后以燃烧热对碳原子数目作图，并描述其趋势。

为准确而控制。 说明挡风屏与把罐置于靠近火焰处如何减少向周围散失的热量，使测得的燃烧热更接近真值。

安全须知

• 戴安全护目镜，因为醇易燃、容易着火。
• 塞好醇瓶并使其远离点燃的酒精灯，以免蒸气着火。
• 用灯帽熄灭火焰、而不是吹熄，以免燃烧着的醇被吹散。
• 让铜罐与酒精灯冷却后再称量或搬动，以免烫伤。
• 在通风处的耐热垫上操作，使热量与燃烧气体得到安全处理。

常见错误

• 不及时称量酒精灯。 火焰熄灭后若再等待，会有更多醇蒸发、使烧掉的质量偏大；立即称量酒精灯。
• 忽略热量散失。 大量热量散失到空气中；用挡风屏并把罐置于靠近火焰处，并注意热量散失会使测得值低于真值。
• 让黑烟积聚。 厚的黑烟层会给罐隔热、降低温度升高；把不完全燃烧记录下来，而不是忽略它。
• 在各醇之间改变条件。 公平的比较需要每一种醇都用相同的水质量与装置；只改变醇。
• 编造读数。 用你实际测得的质量与温度；不要把数据手册里的热量值抄进你的结果。

我们的老师如何使用这个实验

在一对一的 SPM化学课堂里，以英文授课、每小时 RM50 起，我们确保学生能完成完整的计算，用 mc-theta 求水所得的热量、再由烧掉的质量求每摩尔的热量，并能解释为什么热量散失会使实验值低于公认值。燃烧热是 SPM化学 中大家喜爱的计算与作图题，因为它把能量变化与醇的同系列连在一起，而同样的测量、列表与作图技能，也在试卷三实验考试（试卷三为实验考试，评估科学过程技能）中获得看重。