燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)報(bào)告資料

1、燃燒熱的測(cè)定、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖褂醚鯊検搅繜嵊?jì)測(cè)定固體有機(jī)物質(zhì)（萘）的恒容燃燒熱，并 由此求算其摩爾燃燒熱 了解氧彈式量熱計(jì)的結(jié)構(gòu)及各部分作用，掌握氧彈式量熱計(jì)的使用方法，熟悉貝克曼溫度計(jì)的調(diào)節(jié)和使用方法掌握恒容燃燒熱和恒壓燃燒熱的差異和相互換算二、實(shí)驗(yàn)原理摩爾燃燒焓 cHm 恒容燃燒熱 QVrHm = QprUm = QV對(duì)于單位燃燒反應(yīng)，氣相視為理想氣體cHm = QV BRT QV n(g)RT氧彈中放熱（樣品、點(diǎn)火絲 ）吸熱 （水、氧彈、量熱計(jì)、溫度計(jì) ）待測(cè)物質(zhì)QV (x)WxMxbx +qcx = KTxQV 摩爾恒容燃燒熱 點(diǎn)火絲熱值 q助燃棉線熱值 K氧彈量熱計(jì)常數(shù)Mx 摩爾質(zhì)量 bx

2、所耗點(diǎn)火絲質(zhì)量 cx所耗棉線質(zhì)量Tx體系溫度改變值三、儀器及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：苯甲酸 待測(cè)物質(zhì)：萘氧彈式量熱計(jì)1恒熱夾套 2氧彈 3量熱容器 4絕熱墊片 5隔熱蓋蓋板 6馬達(dá) 7，10攪拌器 8伯克曼溫度計(jì) 9讀數(shù)放大鏡 11振動(dòng)器 12溫度計(jì)四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 量熱計(jì)常數(shù) K 的測(cè)定(1) 苯甲酸約 1.0g，壓片，中部系一已知質(zhì)量棉線，稱取潔凈坩堝放 置樣片前后質(zhì)量 W1 和 W2(2) 把盛有苯甲酸片的坩堝放于氧彈內(nèi)的坩堝架上，連接好點(diǎn)火絲和 助燃棉線(3) 蓋好氧彈，與減壓閥相連，充氣到彈內(nèi)壓力為 1.2MPa 為止 (4)把氧彈放入量熱容器中，加入 3000ml 水(5) 調(diào)節(jié)貝克曼溫度計(jì)

3、，水銀球應(yīng)在氧彈高度約 1/2 處(6) 接好電路，計(jì)時(shí)開關(guān)指向 “1分”，點(diǎn)火開關(guān)到向 “振動(dòng) ”，開啟電 源。約 10min 后，若溫度變化均勻，開始讀取溫度。讀數(shù)前 5s 振動(dòng) 器自動(dòng)振動(dòng)，兩次振動(dòng)間隔 1min，每次振動(dòng)結(jié)束讀數(shù)。(7) 在第 10min讀數(shù)后按下 “點(diǎn)火”開關(guān)，同時(shí)將計(jì)時(shí)開關(guān)倒向 “半分”， 點(diǎn)火指示燈亮。 加大點(diǎn)火電流使點(diǎn)火指示燈熄滅， 樣品燃燒。 燈滅時(shí) 讀取溫度。(8)溫度變化率降為 0.05Cmin-1 后，改為 1min 計(jì)時(shí)，在記錄溫度 讀數(shù)至少 10min，關(guān)閉電源。先取出貝克曼溫度計(jì)，再取氧彈，旋松 放氣口排除廢氣。(9)稱量剩余點(diǎn)火絲質(zhì)量。清洗氧彈內(nèi)

4、部及坩堝。實(shí)驗(yàn)步驟2. 萘的恒容燃燒熱的測(cè)定取萘 0.6g 壓片，重復(fù)上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄燃燒過程中溫度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)1. 為避免腐蝕，必須清洗氧彈2. 點(diǎn)火成敗是實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵。應(yīng)仔細(xì)安裝點(diǎn)火絲和坩堝。點(diǎn)火絲不應(yīng)與 彈體內(nèi)壁接觸，坩堝支持架不應(yīng)與另一電極接觸。3. 每次實(shí)驗(yàn)前均應(yīng)稱量坩堝數(shù)據(jù)記錄和處理1. 記錄室溫、大氣壓、樣品質(zhì)量（ W2 W1）和剩余燃燒絲質(zhì)量2. 列表記錄溫度隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)3. 畫出雷諾圖進(jìn)行溫度讀數(shù)校正，求出在絕熱條件下的真實(shí)溫度改 變值 Te 和 Tx 4. 計(jì)算量熱計(jì)常數(shù) K5. 計(jì)算萘的恒容燃燒熱 QV6. 計(jì)算萘的摩爾燃燒焓 cHm，并與文獻(xiàn)值比較時(shí)間/min為

5、-3228kj/mol再由QV (x)WxMxbx +qcx = KTx和 K=n1C1+C 熱量計(jì)的K=18.9KJ/KrUm 萘= QV=-10022.4KJ/mol 五、思考題; 1.加入內(nèi)筒中水的溫度為什么要選擇比外筒水溫低 ?低多 少合適？為什么？2.在燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中， 哪些是體系 ?哪些是環(huán)境？有無熱交換 ?這些 熱交換對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響 ?3. 在燃燒熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，哪些因素容易造成實(shí)驗(yàn)誤差 ?如何提高實(shí) 驗(yàn)的準(zhǔn)確度 ? 檢驗(yàn)多功能控制器數(shù)顯讀數(shù)是否穩(wěn)定。熟習(xí)壓片和氧彈裝樣操作， 量熱計(jì)安裝注意探頭不得碰彎， 溫度與溫差的切換功能鍵鈕， 報(bào)時(shí)及 燈閃爍提示功能等。 干燥恒重苯甲

6、酸 (0.91.2g) 和萘(0.60.8g) 壓片，注意緊實(shí)度，分 析天平稱樣。容量瓶量取 3000mL 水，調(diào)節(jié)水溫低于室溫 1K。 量取兩根 10 厘米點(diǎn)火絲，中段在原珠筆蕊上繞幾圈。燃燒絲縛緊 使接觸電阻盡可能小。氧彈充氧注意小動(dòng)作緩緩旋開減壓閥。氧彈內(nèi)預(yù)滴 10mL 水，促產(chǎn)物凝聚成硝酸。 (1)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵：點(diǎn)火成功、試樣完全燃燒是實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵，可以考 慮以下幾項(xiàng)技術(shù)措施：試樣應(yīng)進(jìn)行磨細(xì)、烘干、干燥器恒重等前處理，潮濕樣品不易燃燒 且有誤差。壓片緊實(shí)度：一般硬到表面有較細(xì)密的光潔度，棱角無粗粒，使能燃 燒又不至于引起爆炸性燃燒殘剩黑糊等狀。點(diǎn)火絲與電極接觸電阻要盡可能小， 注意電極松動(dòng)

7、和鐵絲碰杯短路 問題。 充足氧 (2MPa) 并保證氧彈不漏氧，保證充分燃燒。燃燒不完全， 還時(shí)常形成灰白相間如散棉絮狀。 注意點(diǎn)火前才將二電極插上氧彈再按點(diǎn)火鈕， 否則因儀器未設(shè)互鎖 功能，極易發(fā)生(按攪拌鈕或置 0 時(shí))誤點(diǎn)火，樣品先已燃燒的事故。(2) 氧彈內(nèi)預(yù)滴幾滴水，使氧彈為水汽飽和，燃燒后氣態(tài)水易凝結(jié) 為液態(tài)水。試樣在氧彈中燃燒產(chǎn)生的壓力可達(dá) 14MPa ，長期使用，可能引起彈 壁的腐蝕，減少其強(qiáng)度。故氧彈應(yīng)定期進(jìn)行 20MPa 水壓檢查，每年 一次。氧彈、量熱容器、攪拌器等，在使用完畢后，應(yīng)用干布擦去水跡，保 持表面清潔干燥。恒溫外套(即外筒)內(nèi)的水，應(yīng)采用軟水。長期不 使用時(shí)應(yīng)

8、將水倒掉。氧彈以及氧氣通過的各個(gè)部件， 各聯(lián)接部分不允許有油污， 更不允許 使用潤滑油，在必須潤滑時(shí)，可用少量的甘油。5。每次測(cè)定時(shí)室溫變化不得大于 1。因此。室內(nèi)禁止使用各種 熱源，如電爐、火爐、暖氣等。 (3) 儀器應(yīng)置放在不受陽光直射的單 獨(dú)一間試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行工作。 室內(nèi)溫度和濕度應(yīng)盡可能變化小。 最適宜 的溫度是 205K。國產(chǎn)型號(hào)為半自動(dòng) HR15A(B) 數(shù)顯微機(jī)型或 WHR 15 全自 動(dòng)微機(jī)型氧彈式熱量計(jì)。進(jìn)入了全面啟用電腦處理數(shù)據(jù)的新時(shí)代。410 (4) 如用貝克曼溫度計(jì)， 其調(diào)節(jié)可以歸納為倒立連接、 設(shè)定溫度、正立震斷和校驗(yàn)四步， 注意別讓水銀過多地流向彎曲貯管，導(dǎo)致 因水銀

9、重而在正立時(shí)， 玻管擴(kuò)張?zhí)帓觳蛔　?也絕不允許放在電爐上烤 等驟冷驟熱情況出現(xiàn)。 在精密的測(cè)量中，應(yīng)進(jìn)行貝克曼溫度計(jì)的校正。 改進(jìn)后的本實(shí)驗(yàn)普遍采用熱敏電阻溫度計(jì)、 鉑電阻溫度計(jì)或者熱電堆 等，相應(yīng)配以電橋、指示 mV 值，實(shí)際已轉(zhuǎn)換為溫度 （數(shù)顯溫度計(jì) ） 的 儀器，能自動(dòng)記錄溫度，精密度可達(dá) 10 （5）苯甲酸和萘燃燒產(chǎn)物的熱容差別因?yàn)楫a(chǎn)物量小而儀器熱容的基 數(shù)相對(duì)較大而可以忽略。（ 6）量熱方法和儀器多種多樣， 可參閱復(fù)旦大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。 量熱法廣泛用來測(cè)量各種反應(yīng)熱如相變熱等。 本實(shí)驗(yàn)裝置除可用作測(cè) 定各種有機(jī)物質(zhì)、燃料、谷物等固體、液體物質(zhì)的燃燒熱外，還可以 研究物質(zhì)在充入其它

10、氣體時(shí)反應(yīng)熱效應(yīng)的變化情況。日期： 2008-06-18 來源： 作者： 字體： 大 中 小一、目的要求1. 明確燃燒熱的定義，了解 QV與 Qp的差別；2. 通過萘的燃燒熱的測(cè)量，了解氧彈式量熱計(jì)中主要部件的作用，掌握量熱計(jì)的使用技術(shù)； 5.學(xué)會(huì)雷諾圖解法。二、實(shí)驗(yàn)原理燃燒熱： 1mol 物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。恒容條件下測(cè)得的燃燒熱稱為恒容燃燒熱（QV）， QVU。恒壓條件下測(cè)得的燃燒熱為恒壓燃燒熱（Qp），QpH。若把參加反應(yīng)的氣體和生成的氣體作為理想氣體處理，則存在如下關(guān)系式：Qp QV nRT。n為反應(yīng)產(chǎn)物中氣體物質(zhì)的總摩爾數(shù)與反應(yīng)物中氣體物質(zhì)總摩爾數(shù)之差；R 為氣體常數(shù)； T其

11、余部分為反應(yīng)前后絕對(duì)溫度。 本實(shí)驗(yàn)采用氧氮式量熱計(jì)測(cè)量萘的燃燒熱。 氧彈是一具特制的不銹鋼 容器，如圖 4-1 所示。為保證樣品在其中迅速而完全地燃燒，需要用過量的強(qiáng)氧化劑，通常 氧彈中充以氧氣作為氧化劑。 實(shí)驗(yàn)時(shí)氧彈是旋轉(zhuǎn)在裝有一定量水的不銹鋼桶中， 水桶外是空 氣隔熱層，再外面是恒定的水夾套，如圖4-2所示。引火絲及樣品在體積固定的氧彈中燃燒所放出的熱大部分為水桶中的水吸收；可以為氧彈、水桶、 攪拌器及感溫探頭等設(shè)備吸收。在量熱計(jì)與環(huán)境沒有熱交換的情況下， 寫出如下熱量平衡式：式中： QV 樣品的恒容燃燒熱 (Jg-1)；m樣品的質(zhì)量 (g) ；Cif 量熱計(jì)熱容，它包括氧彈、量熱計(jì)及水的

12、熱容(JK-1)；T 準(zhǔn)確溫差 (K)；Q 絲 點(diǎn)火絲燃燒熱。鐵絲為 6696.4 J g -1 、鎳絲為 3158.9 J g-1、 CuNi 絲為 -13136.2 J g-1。m 絲 燃燒掉的點(diǎn)火絲質(zhì)量 (g) 即原絲質(zhì)量減去燃燒剩余質(zhì)量；m 棉 燃燒掉的棉線質(zhì)量 (g) ；-1Q 棉棉線燃燒熱， 17500J g-1。由(4-1) 式知，要測(cè)量樣品的 QV 必須先知量熱計(jì)的熱容 Cif，測(cè)定的方法是用一定量已 知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(常用苯甲酸， QV 26477J g-1)在相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量其溫 差，經(jīng)校正為真實(shí)溫差后代入 (4-1) 式，算出值 Cif。關(guān)于真實(shí)溫差的求算：氧彈

13、量熱計(jì)不可能是嚴(yán)格絕熱的。 在燃燒后升溫階段， 系統(tǒng)和環(huán)境間難免要發(fā)生熱交換， 因而溫度計(jì)讀得的溫差并非真實(shí)溫差。 應(yīng)作如下校正： 通常樣品燃燒后溫上升為 1.52.0 ， 在燃燒前后觀測(cè)水溫變化，將水溫對(duì)時(shí)間作圖，聯(lián)成折線FHED，如圖 2所示。圖中 C 點(diǎn)相當(dāng)于開始之點(diǎn)， D 點(diǎn)為觀測(cè)到的最高溫度。對(duì) H點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度 T1和 G點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度 T2的平均 為 T，經(jīng) T 點(diǎn)作橫坐標(biāo)的并行線 TO 與折線交于 O ，然后過 O 點(diǎn)作垂直線 ab 分別 與 FH 和 GE交 F、E 兩點(diǎn)，這兩個(gè)交點(diǎn)所示間隔溫度即所求真實(shí)溫差T。三、儀器和試劑氧彈量熱計(jì)(附壓片機(jī)一臺(tái)) ；分析天平 1臺(tái)； 200

14、0mL 、 1000mL 容量瓶各 1個(gè)；氧氣 瓶氧氣表各一個(gè)；分析純苯甲酸；分析純萘；引火絲 10cm ，棉線。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 壓片： 首先截取鎳絲 15cm ，截取棉線 10 cm ，然后壓片。從壓片機(jī)中抽出上模和 中模，將中模(平面)一面朝上，將上模放在中模上，用藥勺取約 0.6 g 藥品(苯甲酸 或萘)，加入上模中。將手柄下的小錘插入上模中，加壓，壓緊后，抽出小錘，將中模 翻轉(zhuǎn) 180度，插入小錘加壓，取出藥片。將線在鎳絲上繞23 扣，然后用線將片綁緊，然后綁成十字花型。 注意壓片前后應(yīng)將壓片機(jī)擦干凈；苯甲酸和待測(cè)試樣不能混用一臺(tái)壓片機(jī)。2 稱量： 將壓好的片用分析天平稱量。3 懸掛試

15、樣： 將綁好的片上的鎳絲繞在氧彈上蓋下端的兩個(gè)電極上(一端從小孔中穿出，并繞在電極柱的方型部位。 另一端繞在小螺絲上。 點(diǎn)火絲切勿接觸坩鍋， 以防短路 )。 鎳絲要纏緊。 兩極不要聯(lián)在一起。 然后將氧彈上蓋放在下座上擰緊， 然后擰緊放氣閥 (小 方型)。4 充氧： 擰開充氣閥(小圓柱電極) ，接上氧氣導(dǎo)管，用扳手?jǐn)Q緊。旋轉(zhuǎn)氧氣瓶減壓 閥手柄，使氧氣表的分壓顯示表為 2MPa，充氣時(shí)間為 30 秒，然后按相反方向旋轉(zhuǎn)減壓閥手柄關(guān)閉氧氣。擰開氧氣導(dǎo)管的螺栓，擰上電極帽。5 裝氧彈： 打開氧彈熱量計(jì)的上蓋，把盛水桶安裝在固定位置。轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌器看一看 不要刮壁。將氧彈放入水桶中，將調(diào)好的 3000ml

16、水放入水桶中，插上電極，蓋好外蓋， 放好傳感器。6 燃燒和溫度的測(cè)量61 初期： 打開控制器電源開關(guān)，打開攪拌，把時(shí)間調(diào)整為1分鐘 /次記錄（聽到聲音，計(jì)次顯示為 1 時(shí)記錄）。記錄 6 次。62 中期： 把時(shí)間調(diào)解為半分 / 次記錄。按點(diǎn)火按鈕（點(diǎn)火顯示亮） 。再記錄 12次。 63 末期： 把時(shí)間調(diào)至 1分 /次記錄，記錄 6次。關(guān)閉電源。取出傳感器。打開熱量計(jì)外蓋，拔下電極（不要拉電線） 。取出氧彈。用扳子擰 開放氣閥（小方柱） 。放氣后，擰開氧彈蓋。將氧彈上蓋放在支架上。取下電極上剩余鎳絲， 稱量記錄。7 測(cè)量：操作方法同上（如果第一個(gè)做苯甲酸，第二個(gè)做萘） 。五、數(shù)據(jù)處理1、繪出溫度

17、與時(shí)間曲線，用作圖法求真實(shí)溫差。由式 （4-1） 算出量熱計(jì)熱容 Cif。2、用同樣的方法求萘燃燒的真實(shí)溫差，并計(jì)算萘燃燒熱QV。3、計(jì)算萘的恒壓燃燒熱 Qp。已知298.2K 時(shí)的燃燒熱為 Qp 5153.8kJ ?mol -1，計(jì)算實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差。 把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表中：室溫： 19.7 ，室壓： 95.89 kPa苯甲酸質(zhì)量： 0.6130g ，鎳絲質(zhì)量： 0.00730g-0.00526g 0.00204g，棉線質(zhì)量：0.0052g苯甲酸前期中期末期t/mint/t/mint/ t/mint/ 118.6285.518.7261219.754218.646619.2201319.754

18、318.6496.519.4731419.753418.654719.5901519.752518.6567.519.6481619.749（點(diǎn)火）819.6878.519.710919.7279.519.7371019.74510.519.7491119.752萘前期中期末期t/mint/ t/mint/ t/mint/ 119.6885.519.8251221.207219.690620.4561321.205319.6896.520.8431421.201419.689721.0071521.196519.6877.521.0881621.191（點(diǎn)火）821.1348.521.1639

19、21.1819.521.1931021.20010.521.2051121.207一匕=19.69+心2 2= 20.445AT=1.53 Kp養(yǎng)一mQ 空1.53x14840-0.00139x1400-0.0052x17500=0.5743Q= 39373.6幾 gT =-5039.82V 如嚴(yán)C母(s)+12O：(g)=10CO：(g)+WO(/)“O; = Ov ZiRT = -5039.82-2x8.3145x292.85xlOV-mol= -5044.697 foL“相對(duì)誤差二竺斗學(xué)迴xlOO%.】5153.8六、注意事項(xiàng)卩6.1每次使用鋼瓶時(shí)，應(yīng)在老師指導(dǎo)下進(jìn)行,36.2接通總電源

20、前，應(yīng)檢查控制器的點(diǎn)火開關(guān)。點(diǎn)火開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，以免通電即點(diǎn)火川6.3堆埸每次使用后。應(yīng)漬洗干凈芥怨干；P6.4試樣燧齣的測(cè)定和水當(dāng)童的測(cè)定，應(yīng)盡可能在相同條件下進(jìn)行.卩七、思考題卩1、寫出燃燒反應(yīng)式。和么與的關(guān)系式。卩iinmsfNETi2、用電解水制氧進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，可以嗎？本實(shí)驗(yàn)采用哪些絕熱措施？卩1. 加入內(nèi)筒中水的溫度為什么要選擇比外筒水溫低?低多少合適？為什么？2.在燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中， 哪些是體系 ? 哪些是環(huán)境？有無熱交換 ? 這些熱交換對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何 影響?3. 在燃燒熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，哪些因素容易造成實(shí)驗(yàn)誤差?如何提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度 ?2009-6-2 12:33 最佳答案 檢驗(yàn)

21、多功能控制器數(shù)顯讀數(shù)是否穩(wěn)定。 熟習(xí)壓片和氧彈裝樣操作， 量熱計(jì)安裝注意探頭不 得碰彎，溫度與溫差的切換功能鍵鈕，報(bào)時(shí)及燈閃爍提示功能等。 干燥恒重苯甲酸 (0.91.2g) 和萘 (0.60.8g) 壓片，注意緊實(shí)度，分析天平稱樣。容量瓶量取 3000mL 水，調(diào)節(jié)水溫低于室溫 1K。量取兩根 10 厘米點(diǎn)火絲，中段在原珠筆蕊上繞幾圈。燃燒絲縛緊使接觸電阻盡可能小。 氧彈充氧注意小動(dòng)作緩緩旋開減壓閥。氧彈內(nèi)預(yù)滴 10mL 水，促產(chǎn)物凝聚成硝酸。(1) 實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵：點(diǎn)火成功、試樣完全燃燒是實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵，可以考慮以下幾項(xiàng)技術(shù)措施： 試樣應(yīng)進(jìn)行磨細(xì)、烘干、干燥器恒重等前處理，潮濕樣品不易燃燒且有誤差。壓片緊實(shí)度： 一般硬到表面有較細(xì)密的光潔度， 棱角無粗粒， 使能燃燒又不至于引起爆炸性 燃燒殘剩黑糊等狀。點(diǎn)火絲與電極接觸電阻要盡可能小，注意電極松動(dòng)和鐵絲碰杯短路問題。 充足氧 (2MPa) 并保證氧彈不漏氧，保證充分燃燒。燃燒不完全，還時(shí)常形 成灰白相間如散棉絮狀。 注意點(diǎn)火前才將二電極插上氧彈再按點(diǎn)火鈕， 否則因儀器未設(shè)互鎖功能， 極易發(fā)生 (按攪 拌鈕或置 0時(shí))誤點(diǎn)火，樣品先已燃燒的事故。(2) 氧彈內(nèi)預(yù)滴幾滴水，使氧彈為水汽飽和，燃燒后氣態(tài)水易凝結(jié)為液態(tài)水。 試樣在氧彈中燃燒產(chǎn)生的壓力可達(dá) 14MPa