燃烧热

这一页涵盖中五热化学的一条内容标准：燃烧热。它用的是与中和、置换和沉淀一样的 Q = mcθ 方法，但这里燃料在空气中燃烧、去加热水，而不是在溶液里反应。

这个计算是考试的常客，而这个实验还带着一个经典的「为什么数值偏低？」讨论，是考官爱考的。

什么是燃烧热

燃烧热是指一摩尔物质在过量氧气中完全燃烧时所释放的热量。燃烧是物质与氧气反应并放出热量，而完全燃烧指的是氧气充足、让燃料能烧透，对碳氢化合物或醇来说，产物是二氧化碳和水。

例如，乙醇的完全燃烧是：

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

燃烧向周围释放热量，所以它是强烈放热的，ΔH 为负。这个定义把量固定在燃烧掉的一摩尔物质上，这样不同的燃料才能公平地作比较。

请留意，一个完整定义里必须出现两个条件：物质的一摩尔，以及在过量氧气中完全燃烧。如果氧气不足，就会发生不完全燃烧，生成一氧化碳或烟灰（碳），并释放较少的热量，这是一道常见的比较题。

实验与计算

在学校的实验里，把酒精灯中量好质量的燃料点燃，用来加热铜罐里已知体积的水。你要记录烧掉的燃料的质量与水的温度上升，然后按三个步骤来算。

1. 水所获得的热量 Q = mcθ，m 是水的质量（以克计；密度 1 g cm⁻³，所以以 cm³ 计的水的体积在数值上等于以克计的质量），c 是水的比热容（4.2 J g⁻¹ °C⁻¹），θ 是以 °C 计的温度上升。
2. 燃烧掉的燃料的摩尔数 = 烧掉的燃料质量 ÷ 燃料的摩尔质量。
3. 燃烧热 ΔH = −Q ÷ 燃料的摩尔数，单位 kJ mol⁻¹，写上负号。

例题

题目。 在一个实验中，把 0.92 g 的乙醇（C₂H₅OH）完全燃烧，所放出的热量用来把 200 cm³ 的水从 28.0 °C 升到 55.0 °C。

求乙醇的燃烧热。（c = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹；水的密度 = 1 g cm⁻³；相对原子质量：H = 1，C = 12，O = 16。

）

步骤1：水的质量。 m = 200 × 1 = 200 g

步骤2：温度上升。 θ = 55.0 − 28.0 = 27.0 °C

步骤3：水所获得的热量。 Q = mcθ = 200 × 4.2 × 27.0 = 22 680 J = 22.68 kJ

步骤4：燃烧掉的乙醇的摩尔数。 C₂H₅OH 的摩尔质量 = (2 × 12) + (6 × 1) + 16 = 46 g mol⁻¹ 摩尔数 = 0.92 g ÷ 46 g mol⁻¹ = 0.020 mol

步骤5：燃烧热。 ΔH = −Q ÷ 摩尔数 = −22.68 kJ ÷ 0.020 mol = −1134 kJ mol⁻¹

答案。 乙醇的燃烧热为 −1134 kJ mol⁻¹；负号表明这反应是放热的。

练习题

题目。 把 0.64 g 的甲醇（CH₃OH）完全燃烧，加热 250 cm³ 的水，使其从 27.0 °C 升到 45.0 °C。

求甲醇的燃烧热。（c = 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹；密度 = 1 g cm⁻³；H = 1，C = 12，O = 16。

）

答案。 水的质量 = 250 × 1 = 250 g。温度上升 θ = 45.0 − 27.0 = 18.0 °C。获得的热量 Q = mcθ = 250 × 4.2 × 18.0 = 18 900 J = 18.9 kJ。CH₃OH 的摩尔质量 = 12 + (4 × 1) + 16 = 32 g mol⁻¹，所以摩尔数 = 0.64 ÷ 32 = 0.020 mol。ΔH = −18.9 kJ ÷ 0.020 mol = −945 kJ mol⁻¹。负号确认燃烧是放热的。

为何实验值低于数据册数值

一道非常常见的考题会问：为什么学校实验测得的燃烧热低于（放热较少）公认的数值。标准的理由全都是各种形式的热量损失：

• 热量散失到周围，散到空气与铜罐里，而不是全部进入水中，
• 燃料的不完全燃烧在罐底产生烟灰，释放的热量较少，
• 部分燃料在没燃烧的情况下蒸发掉，水在升温时也会散失一些热量。

要减少这些误差，你可以用挡风板来减少气流、把火焰放得靠近罐子、并加个盖子，但总会有一些损失，这正是实验值达不到真实值的原因。能把这些理由讲清楚，值好几分。

考试提示

燃烧题里会出现两个质量数值，把它们弄混是经典的错误：Q = mcθ 里用水的质量，求燃料摩尔数时用燃料的质量。步骤要按顺序，水的质量、温度上升、Q = mcθ、燃料摩尔数，然后 ΔH，并且一定要以负号和单位 kJ mol⁻¹ 收尾。

把常见醇的摩尔质量算法记熟（甲醇 32、乙醇 46、丙醇 60），这样在压力下才够快。还要为追问做好准备：若被问到为什么你的数值低于真实值，就给出热量散失到周围、不完全燃烧与燃料蒸发这几个理由。

这一节的位置

这是**热化学**一章的内容标准 11.5，通常是本章最后一种计算类型。它用了前面标准里放热的观念与 Q = mcθ 方法，并与碳化合物里的燃料和醇相连。

用本章的**复习笔记巩固定义与热量损失的讨论，并用例题**演练这道「两个质量」的计算。在我们的在线一对一 SPM化学课里，以英文授课，每小时 RM50 起，我们的老师会确保学生绝不把水的质量与燃料的质量弄混，因为这一个小失误正是这里最常见的失分方式，而这个量在整个 SPM化学 中都会被考到。

快速回顾

• 定义： 一摩尔物质在过量氧气中完全燃烧时所释放的热量。
• 燃烧是放热的，所以 ΔH 为负。
• 计算： Q = mcθ（用水的质量），然后 ΔH = −Q ÷ 燃料的摩尔数，单位为 kJ mol⁻¹。
• 实验值低于数据册数值，是因为热量损失、不完全燃烧与蒸发。