實(shí)驗(yàn)一燃燒熱的測(cè)定

1、試驗(yàn)一 燃燒熱的測(cè)定一、試驗(yàn)?zāi)康挠醚鯊検搅繜嵊?jì)測(cè)定萘的摩燃燒焓明確燃燒焓的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差異了解氧彈式量熱計(jì)中主要局部的作用，把握氧彈式熱計(jì)的試驗(yàn)技術(shù)學(xué)會(huì)雷諾圖解法，校正溫度轉(zhuǎn)變值二、試驗(yàn)原理1mol 意思是化合物中的元素生成較高級(jí)的穩(wěn)定氧化物，如在碳被氧化成 CO2氣2液SO氣等。燃燒焓是熱化學(xué)中重要的基本數(shù)據(jù)，由于很多有機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓都可通過蓋斯定律由它的標(biāo)準(zhǔn)推斷工業(yè)用燃料的質(zhì)量等。由上述燃燒的定義可知，在非體積功為零的狀況下，物質(zhì)的燃燒焓常以物質(zhì)燃燒時(shí)的熱效應(yīng)燃燒熱來表示，即 HQ。因此，測(cè)定物質(zhì)的燃燒cmpm焓實(shí)際就是測(cè)定物質(zhì)在等濕、等壓下的燃燒熱。量熱法

2、是熱力學(xué)試驗(yàn)的一個(gè)根本方法。測(cè)定燃燒熱可以在等容條件下，也可以在等壓條件進(jìn)展。等壓燃燒熱Qp與容烯燒熱Qv之間的關(guān)系為：QQpvm(g) vB(g)RT1或QQpmvmvB(g )RTQpm或Qvm vB為氣體物質(zhì)化學(xué)計(jì)算數(shù)的代碼和； 為反響進(jìn)度增量，Q 或Qpv則為反響物質(zhì)的量為 時(shí)的反響熱，m(g )為該反響前后氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量變化，T 為反響確實(shí)定溫度。攪動(dòng)棒 2. 外筒 3. 內(nèi)筒 4. 墊腳 5. 氧彈 6. 傳感器 7. 點(diǎn)火按鍵8. 電源開關(guān) 9. 攪拌開關(guān) 10. 點(diǎn)火輸出負(fù)極 11. 點(diǎn)火輸出正極12. 攪拌指示燈 13. 電源指示燈 14. 點(diǎn)火指示燈測(cè)量熱效應(yīng)的儀器稱作

3、量熱計(jì)，本試驗(yàn)用氧彈式量熱計(jì)測(cè)量燃燒熱，圖 1為氧彈示意圖。本試驗(yàn)用水溫度上升，測(cè)量了介質(zhì)燃燒前后溫度的變化，就可以求算該樣品的恒容燃燒熱。其關(guān)系如：QCvvT2VC 和T 均為正值。V2系統(tǒng)除樣品燃燒放出熱量引起系統(tǒng)溫度上升以外，其他因素：燃燒絲的燃N O 2燃燒絲的校正：CuNi 合金絲：3.138Jcm1本試驗(yàn)此因素?zé)o視校正后的關(guān)系式為：QVW3.138L = KT3QV：樣品恒容燃燒熱Jg1W：樣品的重量g L：燃燒絲的長(zhǎng)度cmK：量熱計(jì)的水當(dāng)量K 一般用純潔甲酸的燃燒來標(biāo)定，苯甲酸的恒容燃燒熱QV = 26460Jg1。為了保證樣品燃燒，氧彈中必需充分高壓氧氣，因此要求氧彈密封，而高

4、壓、耐腐蝕，同時(shí)，粉末樣品必需壓成片狀，以免充氣時(shí)沖散樣品使燃燒不完全，而引起試驗(yàn)誤差，完全燃燒是試驗(yàn)成功的第一步，其次步還必需使燃燒的熱量不散失，不與四周環(huán)境發(fā)生熱交換，全部傳遞給量熱計(jì)放在一恒溫的套殼量熱計(jì)和套殼中間有一層擋屏，以削減空氣的對(duì)流，雖然如此，熱漏還是無法避開，因此燃燒前后溫度變化的測(cè)量值必需經(jīng)營(yíng)雷諾作圖法校正。其校正方法如下：1.52.0度，預(yù)先調(diào)整水濕低于環(huán)境0.51.0度。然后將燃燒前后歷次觀看對(duì)時(shí)間作圖，連成FHID折線，見圖2(a)H 相當(dāng)于開媽燃燒之點(diǎn)，D 為觀看到最高的濕度讀數(shù)點(diǎn)，在環(huán)境溫度讀數(shù)點(diǎn)，作一平線JII，過Iab，然后將FHGD線外ab A、C 兩點(diǎn)。A

5、 C 點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度和上升 T 仍舊2b。圖2a圖2b三、儀器與試劑GR3500型氧彈式熱量計(jì)帶把握箱氧氣鋼瓶帶減壓閥壓片機(jī)SWC-ID周密數(shù)字溫度差儀Cu-Ni合金絲溫度0100萬用電表 盤天平 鋼尺容量瓶2L、1L萘 苯甲酸四、試驗(yàn)步驟測(cè)定萘的燃燒焓校品壓片及燃燒絲的預(yù)備0.6 克左右萘另取約15cm引火絲在天平上稱量后，將引火絲打底座上，裝上模子，并從上面倒入已稱好的萘樣品，把壓棒放入模子中，壓下手柄至適當(dāng)?shù)奈恢?，即可松開。取出模子和墊筒，把墊筒倒置在底座上，放上模子，放入壓棒上，壓下手柄至樣品掉出。將樣品在分析天平上準(zhǔn)確稱重，置于燃燒坩堝中待用。另取燃燒坩堝中待用。充氧氣

6、3將燃燒絲的兩端綁牢于氧彈中的兩根電極上，并使其中彈簧局部與樣品接觸，燃燒絲不能與坩堝壁相碰，旋緊氧彈蓋，用萬用表檢查電極是否通路，則旋緊出氣閥就可以充氧氣3。將氧氣導(dǎo)管和氧彈的進(jìn)氣管接通，先翻開閥門 1逆時(shí)針旋開再漸漸翻開閥門 2順時(shí)針旋緊，使表 2 針指在表壓 。1 21。松開導(dǎo)氣管，此時(shí)氧彈中已有 2 1 之間尚有余氣，因此2 2 1 之前尚有余2 2燃燒和測(cè)量溫度0.51.03000cm3，倒入盛入桶內(nèi)，并接上把握器上的點(diǎn)火電極，裝好攪拌馬達(dá)，蓋上蓋子，將溫度溫差儀的探頭插入桶水中，將溫國(guó)差檔打向溫差。將把握器上各線路接好，開動(dòng)攪拌馬達(dá)，待溫度穩(wěn)定上升，每隔一分鐘讀取溫度一次，讀10

7、個(gè)點(diǎn)，按下點(diǎn)火開關(guān)，假設(shè)指示燈亮，應(yīng)馬上加在電流引發(fā)燃燒，假設(shè)指示燈根本不亮，或加大電流后指示燈也不熄滅，而且溫度也不見快速上升，則須翻開氧彈檢查緣由， 假設(shè)指示燈亮后熄掉，溫度快速上升，則表示氧彈內(nèi)樣品已燃料，自按下點(diǎn)火 10 個(gè)點(diǎn)。K。五、數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄燃燒絲長(zhǎng)度：殘絲長(zhǎng)度：苯甲酸生：外筒水溫：溫差檔讀數(shù)：基溫選擇：前期溫度每分鐘讀數(shù)115 秒讀數(shù)后期溫度每分鐘讀數(shù)2345678910萘記錄格式同上數(shù)據(jù)處理用圖解法求出苯甲酸燃燒引起量熱計(jì)量溫度變化的差值T13K 值。用圖解法求出萘燃燒引起量熱計(jì)溫度變化的差值T23式計(jì)算萘的恒容燃燒Q 。v依據(jù)Qv計(jì)算萘的摩爾燃燒焓 H 。ce試驗(yàn)

8、二 旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反響的速率常數(shù)一、目的要求測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反響的速率常數(shù)和半衰期。了解該反響的反響物濃度與旋光度之間的關(guān)系。了解旋光儀的根本原理，把握旋光儀正確使用方法。二、根本原理蔗糖在水中轉(zhuǎn)化成葡萄糖和果糖，其反響為：果糖CHOH OHC 果糖O C HO蔗糖)122211蔗糖)612 66 12 2它是一個(gè)二級(jí)反響的速率很慢，通常需要H+離子作用下進(jìn)展。由于它是一個(gè)二級(jí)反響時(shí)水量存在的，盡管有局部水參與了反響，仍可近似地認(rèn)為整個(gè)反響過程中水的濃度是恒定的；而且H+是催化劑，其濃度也保持不變。因此蔗糖轉(zhuǎn)化反響可看作一級(jí)反響。一級(jí)反響的速率方程可由下式表示dcdt kc1c t 時(shí)的反響物

9、濃度，k 為反響速率常數(shù)。積分可得：0C 為應(yīng)開頭時(shí)反響物濃度。01nc=-kt+1nc02C=1C20 1/2表示，即為半衰期： 0.6931 2KK k快速分析出反響物的濃度的困難的。但蔗糖及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物具有旋光性，而且它們的旋光力量不同，故可以利用系統(tǒng)在反響進(jìn)程中旋光度的變化來度量反響的進(jìn)程。物質(zhì)的旋光力量、溶劑性質(zhì)，樣品管長(zhǎng)度及溫度等均有關(guān)系。當(dāng)其它條件均固定時(shí)，旋光度 c呈線性關(guān)系，即 C4式中比例常數(shù) 與物質(zhì)旋光力量、樣品管長(zhǎng)度、溫度等有關(guān)。20 100D5A式中20 20”表示試驗(yàn)時(shí)溫度20DD線的波長(zhǎng)D589nm, 1 dm,CAg/100m。20 =66.63；生成物中葡D20

10、 =52.,D20 =-91.D角到達(dá)最大值 。設(shè)系統(tǒng)最初的旋光度為 Ct=0,蔗糖尚未轉(zhuǎn)化60反0系統(tǒng)最終的旋光度為 Ct= ，蔗糖已轉(zhuǎn)化完全7生06和7中的反和分別為反響物與生成物的比例常數(shù)。生t C，此時(shí)旋光度為，即 C (CC)8t反生0由7和8聯(lián)立可解得：C 0 900反生C 0 100t反生將10代入2式即得1n( 11t0明顯以1n( )對(duì)t作圖可得始終線從直線斜率即可求得反響速率常數(shù)k。t三、儀器和試劑 3 個(gè)；50ml 1 1 1 支。3moldm-3HC1；蔗糖四、試驗(yàn)步驟見試驗(yàn)臺(tái)指南溶液配制及測(cè)試用臺(tái)秤稱取蔗糖放入燒杯中，用少量蒸餾水溶解留意水過量糖全部溶解后溫度太低需加

11、熱，并沖洗至100ml 過濾。移取 25ml 蔗糖溶液于干凈的錐形瓶中,再移取 25ml、3moldm-3HC1HC1液流出一半時(shí)馬上記時(shí)作為起始時(shí)間，全參加后將其混合均勻，快速用反響液蕩洗旋光管兩次，然后將反響液注滿旋光管，t。5 分鐘測(cè)一次t，測(cè)出兩個(gè)負(fù)值為止。24 小時(shí)后再測(cè)，也可將溶333.15K338.1530 測(cè)。五、記錄t分t分t0.8moldm-3 蔗糖+3moldm-3HC11g( -t)六、數(shù)據(jù)處理1g(t - )t 作圖，證明是否一級(jí)反響，并由直線斜率求出反響速K。 求出反響的半衰期。試驗(yàn)三 原電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定一、目的要求Cu-Zn Cu、Zn 電極的電極電勢(shì)學(xué)會(huì)一些電極

12、的制備和處理方法把握電池差計(jì)的測(cè)量原理和正確使用方法二、根本原理化反響，電池內(nèi)部還可能發(fā)生其它反響。電池反響是電池中全部反響的總和。電池除可用來作電源外，還可用它來爭(zhēng)辯構(gòu)成此電池的化學(xué)反響的熱力學(xué)G nFE1式中G是電池反響的吉布斯自由能增量；n 為電極的應(yīng)中得失電子的數(shù)目；F為法拉第常數(shù)96500C；E 勢(shì) E 后，便可求得G，進(jìn)而又可求出其它熱力學(xué)函數(shù)。但必需留意，首先要求電池反響本身是可逆的，即要求電池電極反響是可逆的，并且不存在任何不行逆的液接界。同時(shí)要求電池必需在可逆狀況下工作，即放電和充電過程都必需在準(zhǔn)平衡狀態(tài)下進(jìn)展，此時(shí)只允許有無限小的電流通過電池。因此，在用電化學(xué)方法爭(zhēng)辯化學(xué)反

13、響的熱力所設(shè)計(jì)的電池應(yīng)盡量避開消滅液接界，在準(zhǔn)確度要求不高的測(cè)量中，消滅液接界電勢(shì)時(shí)，常用“鹽橋”來消退或減小。承受電位差計(jì)測(cè)量。原電池電動(dòng)勢(shì)主要是兩個(gè)電極的電勢(shì)的代數(shù)和，如能測(cè)定出兩個(gè)電極的電勢(shì)，就可計(jì)算得到由它們組成的電池的電動(dòng)勢(shì)。下面以銅-鋅電池為例進(jìn)展分析。Zn ZnSO4m CuSO1m Cu2符號(hào)“”代表固相Zn Cu和液相ZnSO4 CuS424m1和m 分別為ZnSO 和CuSO 24負(fù)極起氧化反響Zn Zn2 2e正極起復(fù)原反響Cu2 2e Cu電池總反響為Zn Cu2 Zn2 2e電池反響的吉布斯自由能變化值為G G0 RT1n2 zn2 zncucu2zn上述式中G0為標(biāo)

14、準(zhǔn)態(tài)時(shí)自由能的變化值；a1，則有在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)， a2Zn a2Cuaa13ZnCu1，則有：G G0 nFE04式中 E 0為電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。由1至4式可解得：RTa2E E0 1nZn5nFa2Cu對(duì)于任一電池，其電動(dòng)勢(shì)等于兩電勢(shì)之差值，其計(jì)算式為：E=右，復(fù)原電勢(shì)左，復(fù)原電勢(shì)6-鋅電池而言0cu2 /CuRT ln1 2Fa2CuRT170Zn2 / ZnlnZFa2Zn8式中和是當(dāng)a2 a21時(shí)，銅電極和鋅電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。對(duì)Cu2 /Cu CuZn爾濃度和平均活度系數(shù)之間有以下關(guān)系a2Zna2Cu m9 m10等因素有關(guān)。在電化學(xué)中，電極電勢(shì)確實(shí)定至今無法測(cè)定，在實(shí)際測(cè)量中是以某一電

15、極的電極電熱作為零標(biāo)準(zhǔn)，然后將其它的電極被爭(zhēng)辯電極與它組成電池，測(cè)量其間的電動(dòng)勢(shì)，則該電動(dòng)勢(shì)即為該被測(cè)電極的電極電勢(shì)。被測(cè)電極的電池中的正、負(fù)極性，可由它與零標(biāo)準(zhǔn)電極兩者的復(fù)原有勢(shì)比較確定。通常將氫電極1 時(shí)的電極電勢(shì)規(guī)定為零狀，稱為標(biāo)準(zhǔn)氫電極，然后與其它被測(cè)電極進(jìn)展比較。測(cè)出。或高壓力狀態(tài)向低濃度或低壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生電動(dòng)E 等于零伏。Cu|CuSO4(0.01moldm3)|CuSO4(0.1moldm3)|Cu 就是濃差電池的一種。電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量工作必需在電池可逆條件下進(jìn)展，人們依據(jù)對(duì)消法原理在外電路上加一個(gè)方向相反的而電動(dòng)勢(shì)幾乎相等的電池設(shè)計(jì)了一種電位差指出，電極電勢(shì)的大小，不僅

16、與電極種類、溶液濃度有關(guān)，而且與溫度有關(guān)。T本試驗(yàn)是在試驗(yàn)溫度下測(cè)得的電極電勢(shì) ，由7式和8式可計(jì)算。TT三、儀器及試劑 UJ33D1型電位差計(jì)飽和甘汞電極鹽橋銅、鋅、甘汞電極四、試驗(yàn)步驟把握使用硫酸鋅分析純分析純電極制備鋅電極裝有硫酸鋅溶液的小燒杯中即可。銅電極配好的硫酸銅溶液的小燒杯中即可。電池組合將上面制備的鋅電極和銅電極分別置于盛有其鹽溶液小燒杯內(nèi)，再將飽和 CuZn電池。Zn|ZnSO4(0.1000moldm3)|CuSO4(0.1000moldm3)|Cu同法組成以下電池：Cu|CuSO4(0.0100moldm3)|CuSO4(0.1000moldm3)|CuZn|ZnSO4(

17、0.1000moldm3)|KCl(飽和)|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2|KCl(飽和)|CuSO4(0.1000moldm3)|Cu電動(dòng)勢(shì)測(cè)定依據(jù)儀器使用指南及裝置圖，接好電動(dòng)勢(shì)測(cè)量線路。分別測(cè)定以上四個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)。五、數(shù)據(jù)處理電極的電極電勢(shì)：= 0.24157.61104(T/K298)11飽和甘汞依據(jù)測(cè)定的各電池的電動(dòng)勢(shì)及表分別計(jì)算銅鋅電極的T 0 0。濃 度0.100moldm30.010mol濃 度0.100moldm30.010moldm3電解質(zhì)CuSO4ZnSO40.1600.4000.1500.387T298 (T) (298.15) 0(298.15) 0.337

18、VT 0(298.15) 0.763VTCuZnE理E 實(shí)進(jìn)展比較。試驗(yàn)四 固體比外表積的測(cè)定一、目的要求用次甲基藍(lán)水溶液吸附法測(cè)定顆?；钚蕴康谋韧獗?；了解溶液法測(cè)定比外表的根本原理；了解分光光度計(jì)的根本原理并生疏其使用方法。二、試驗(yàn)原理或稱光密度與溶液中有色物質(zhì)的濃度及溶液層的厚度成正比。IE lg0 Kcl1I0式中：E 為消光值；I 為入射光強(qiáng)度；I 為透過光強(qiáng)度；K 為消光系數(shù)；c 為溶液濃度；l 為液層厚度。0對(duì)波長(zhǎng)作圖可得到溶液的吸取曲線。為了提高值最大處。圖4-31朗格繆爾吸附等溫線峰：445nm 665nm445nm 處，活性炭吸附對(duì)吸取峰有很大的干擾，故665nm。水溶性染料

19、的吸附已應(yīng)用于測(cè)定固體的比外表，在全部染料中次甲基藍(lán)具有最大的吸附傾向。爭(zhēng)辯說明，在肯定的濃度范圍內(nèi)，大多數(shù)固體對(duì)次甲基藍(lán)的吸附是單分子層吸附，即符合郎格繆爾型見圖4-3因此原始溶液的濃度以及吸附平衡后的濃度都應(yīng)選擇在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。本試驗(yàn)0.1%。次甲基藍(lán)具有以下矩形平面構(gòu)造：陽離子大小為 17.07.63.253。次甲基藍(lán)的吸附有三種取向：平面吸附1352。側(cè)面吸附投影面積為752。端基吸附投影面積為39.52。對(duì)于非石墨型的活性炭，次甲基藍(lán)可能不是平面吸附而是端基吸附。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果推算，在單層吸附的狀況下，1mg2.45m2 計(jì)算。測(cè)定固體比外表的方法很多，常用的有BET低溫吸附法、電子顯微鏡法和氣相色譜法等。這些方法都需要簡(jiǎn)單的裝置，或較長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間，而溶液法測(cè)比外表儀器簡(jiǎn)潔，操作便利，還可同時(shí)測(cè)定很多個(gè)樣品，因此，也常被承受。但溶液法測(cè)定結(jié)果有肯定的誤差。其主要緣由在于吸附時(shí)非球形吸附質(zhì)在各種吸附劑外表的取向并不完全一樣，因此，每個(gè)吸附質(zhì)分子的投影面積可以相差甚遠(yuǎn)，所以，溶液吸附法測(cè)得的數(shù)值應(yīng)以其他方法校正。然而，溶液法?？捎?0%左右。此外，也可用苯酚或硬脂酸作為吸附質(zhì)來測(cè)比外表。三、儀器和試劑儀器：分光光度計(jì)及其附件；配有包錫紙的軟木塞的三角燒瓶