大學(xué)物理化學(xué)實驗---燃燒熱測定實驗報告

1、-. z一、目的要求 用數(shù)字式氧彈熱量計測定樣品的燃燒熱。明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差異。了解熱量計中主要局部的作用，掌握數(shù)字式氧彈熱量計的實驗技術(shù)。二、實驗原理根據(jù)熱化學(xué)的定義，1mol物質(zhì)完全氧化時的反響熱稱作燃燒熱。量熱法是熱力學(xué)的一個根本實驗方法。在恒溫或恒壓條件下，可以分別測得恒容燃燒熱Qv和恒壓熱容QP。由熱力學(xué)第一定律可知，Qv等于體系能U變化；等于其焓變H。假設(shè)把參加反響的氣體和反響生成的氣體都作為理想氣體處理，則它們之間存在以下關(guān)系： H=U+(PV) -(1) QP = QV + nRT -(2) 氧彈熱量計的根本原理是能量守恒定律。樣品完全燃燒所釋放的

2、能量使得氧彈本身及其周圍的介質(zhì)和有關(guān)的溫度升高。測量介質(zhì)在燃燒前后溫度的變化值，就可以求算該樣品的恒容燃燒熱。關(guān)系式如下：式中，W樣和M分別為樣品的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量；QV為樣品的恒容燃燒熱；l和Ql是引燃用鐵絲的長度和單位長度燃燒熱，W水和C水是以水為測量介質(zhì)時，水的質(zhì)量和比熱容；C計稱為熱量計的水當量，即除水之外，熱量計升高1所需要的熱量。T為樣品燃燒前后水溫的變化值。實際上，熱量計于周圍環(huán)境的熱交換無法完全防止，它對溫差測量值的影響可用雷諾溫度校正圖校正。實驗儀器圖：氧彈構(gòu)造圖：三、儀器與試劑儀器：HR15型氧彈卡計、ZDW-1A精細數(shù)字溫差測量儀、電腦試劑：點火絲、剪刀、直尺、鑷子、燒杯、

3、大容量瓶氧氣鋼瓶、氧氣減壓閥、立式自動充氧器正丁醇四、實驗步驟儀器準備開啟ZDW-1A精細數(shù)字溫差測量儀的電源開關(guān)，溫度探頭放入熱量計外桶。開啟計算機電源，進入Windows操作系統(tǒng)。大燒杯中盛約800ml自來水，并放入3塊冰塊樣品準備剪取10cm長的點火絲，將其兩端放入氧彈彈蓋上的點火電極的槽縫，滑下電極上方的套圈，將點火絲固定。將燃燒皿放在電子天平的托盤上，關(guān)閉天平門，待天平讀數(shù)穩(wěn)定后，按下ON鍵，天平讀數(shù)復(fù)零。小心地往燃燒皿中滴入約0.7克樣品，關(guān)閉天平門，準確讀取樣品重量，記錄。將裝有樣品的燃燒皿放入點火電極的鐵圈。用鑷子整理點火絲的形狀，使點火絲的中間局部浸入樣品中。將彈蓋放在彈體上

4、，旋緊。在教師的指導(dǎo)下，向氧彈充入2 Mpa的氧氣約2分鐘。小心地將氧彈放入熱量計的桶。將先前預(yù)備的冷水注入2000ml容量瓶中，再加自來水至刻度。另一1000ml容量瓶，也加自來水至刻度。將此3000ml自來水注入熱量計的桶。插上點火電源的插頭。蓋上熱量計的膠木蓋。按下HR15熱量計通用電控箱的電源開關(guān)，指示燈亮，按下攪拌按鈕，開場攪拌。測量點擊電腦開場程序熱量計，進入熱量計主菜單。選擇發(fā)熱量測定，點擊確定，進入發(fā)熱量測定菜單。輸入樣品的重量質(zhì)量。其余各個選項應(yīng)該為：樣品名：Te*t21；分子量：74；點熾熱：150J；儀器熱容：14600 J/，假設(shè)無變化，不用修改。閱讀菜單右邊的說明后再

5、點擊確定，進入測定窗口。接下來，遵照電腦的提示操作。在測量了末期的6個數(shù)據(jù)后，電腦會彈出提示，此時，取出溫度探頭并記錄熱容值、燃燒熱 J/g、燃燒熱 J/mol、冷卻校正值、溫差校正等實驗數(shù)據(jù)。點擊數(shù)據(jù)存盤，輸入文件名，文件名為實驗者的漢語拼音。點擊退出。(4)整理工作關(guān)閉攪拌，翻開熱量計膠木蓋，拔下點火電源插頭，取出氧彈，排去廢氣，檢查燃燒是否完全。將熱量計桶的水倒去并放回原處。五、數(shù)據(jù)記錄及其處理我組得到的實驗數(shù)據(jù)如下列圖：t/minT/J116.927216.928316.93416.932516.933616.9356.2517.1086.517.6026.7517.867718.12

6、77.2518.2277.518.3087.7518.366818.4168.2518.4468.518.488.7518.502918.5159.2518.5359.518.559.7518.5611018.57210.2518.58310.518.59210.7518.5981118.60411.2518.60811.518.61511.7518.621218.62312.2518.62512.518.62712.7518.6281318.6313.2518.6313.518.63114.518.63215.518.63116.518.63117.518.63218.518.632將數(shù)據(jù)用

7、E*cel軟件處理后得到折線圖如下：經(jīng)過對圖表的分析可知，在點火前，探頭檢測到的溫度變化不大。而在點火后，溫度急速上升。在實驗的后期，溫度又逐漸趨于平穩(wěn)，說明燃燒已根本完成。通過分析，我們知道這次實驗點火是成功的，實驗結(jié)果具有一定的參考性。通過的數(shù)據(jù)的分析，我們組測量到的正丁醇的燃燒熱為2496.2KJ/mol，而根據(jù)查閱資料，我們發(fā)現(xiàn)，正丁醇的標準熱燒熱為2673.2KJ/mol，據(jù)此我們可知，本次實驗還是有一定的誤差，測量值低于標準值，說明在測量過程中熱量有一定的損耗，不過損耗不大，實驗結(jié)果在可承受圍之。通過對實驗過程的分析，我認為導(dǎo)致熱量損耗的因素主要如下：1、系統(tǒng)誤差：實驗儀器氣密性不

8、夠好，裝置的蓋子不能完全蓋嚴實，有一定的空隙，此空隙導(dǎo)致實驗過程中熱量的散失；2偶然誤差：在將3000ml自來水注入熱量計的桶時，沒有確保參加冰塊后的自來水溫度比外桶溫度室溫低1，此疏忽導(dǎo)致實驗中熱量散失加劇，從而導(dǎo)致燃燒熱測量值的偏低。由于從數(shù)據(jù)分析得知，點火前溫度變化不大，即由環(huán)境輻射和攪拌引進的熱量所造成的升溫不多，所以，不需采用雷諾溫度校正圖進展校正。實驗結(jié)論：通過此次實驗，我們了解了熱量計中主要局部的作用，掌握數(shù)字式氧彈熱量計的實驗技術(shù)，用數(shù)字式氧彈熱量計測量了燃燒熱。通過測量，我們得到正丁醇的燃燒熱為2496.2KJ/mol，通過查閱資料，我們發(fā)現(xiàn)正丁醇的標準燃燒熱為2673.2KJ/mol。實驗結(jié)果較接近標準值。通過對實驗過程的分析，我們認為誤差主要是由實驗儀器氣密性不夠良好和操作時沒有控制好桶