1、燃烧热的测定一、仪器试剂 氧弹热量计， 数字式精密温差测量仪，电子天平，氧气钢瓶 ， 氧气减压阀 ，压片机 ，容量瓶（1000ml）1 只， 引燃专用镍丝 ， 苯甲酸（分析纯） ， 待测未知物 二、实验装置图1恒热夹套 2氧弹 3量热容器 4绝热垫片 5隔热盖盖板 6马达7，10搅拌器 8伯克曼温度计 9读数放大镜 11振动器 12温度计三、实验原理1、燃烧与量热根据热化学的定义，1 mol 物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。所谓完全氧化，对燃烧产物有明确的规定。譬如，有机化合物中的碳氧化成一氧化碳不能认为是完全氧化，只有氧化成二氧化碳才可以认为是完全氧化。燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外
2、，还可以用于求算化合物的生成热、键能等。量热法是热力学的一个基本实验方法。在恒容或恒压条件下可以分别测得恒容燃烧热 Qv 和恒压燃烧热 Qp。由热力学第一定律可知， Qv 等于体系内能变化 U；Q p 等于其焓变 H。若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理，则它们之间存在以下关系：H = U +(pV)Qp = Qv +nRT式中，n 为反应物和生成物中气体的物质的量之差；R 为气体常数；T 为反应时的热力学温度。2、氧弹热量计热量计的种类很多，本实验所用氧弹热量计是一种环境恒温式的热量计。其它类型的热量计可参阅复旦大学主编的物理化学实验教材技术部分第一章第节。氧弹热量计的安装如
3、图 1 和图 2 所示。图 1 氧弹热量计安装示意图 图 2 氧弹剖面图氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧所释放的能量使氧弹本身及其周围的介质的热量计有关附件的温度升高。测量介质在燃烧前后温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。其关系式如下：-QvW2 / M - mQm = (W 水 c 水 + c 计 )T式中,W 2 和 M 分别为样品的质量和摩尔质量； QV 为样品的恒容燃烧热； m 和 Qm 是引燃用铁丝的质量和单位质量燃烧热，W 水 和 c 水 是以水作为测量介质时，水的质量和比热容；c 计 称为热量计的水当量，即除水之外，热量计升高 1 所需的热量；T 为样品燃烧
4、前后水温的变化值。为了保证样品完全燃烧，氧弹中须充以高压氧气或其它氧化剂。因此氧弹应有很好的密封性能，耐高压且耐腐蚀。氧弹放在一个与室温一致的恒温套壳中。盛水桶与套壳之间有一个高度抛光的挡扳，以减少热辐射和空气的对流。3、雷诺温度校正图实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温差测量值的影响可用雷诺(Renolds) 温度校正图校正。具体方法为：称取适量待测物质，估计其燃烧后可使水温上升1.5 2.0。预先调节水温低于室温（外桶温度）1.0左右。按操作步骤进行测定，将燃烧前后观察所得的一系列水温和时间关系作图。得一曲线如图 3。图中 H 点意味着燃烧开始，热传入介质；D 点为观察到的
5、最高温度值；从相当于室温的 J 点作水平线交曲线于 I，过 I 点作垂线 ab，再将 FH 线和 GD 线延长并交 ab 线于 A、C 两点，其间的温度差值即为经过校正的 T。图中 AA为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间 t 1 内，由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温，故应予扣除。CC为由室温升高到最高点 D 这一段时间 t 2 内，热量计向环境的热漏造成的温度降低，计算时必须考虑在内。故可认为，AC 两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。图 3 雷诺温度校正图 图 4 绝热良好情况下的雷诺校正图在某些情况下，热量计的绝热性能主良好，热漏很小，而搅拌器功率较大，不断引进的能量使
6、得曲线不出现极高温度点，如图 4。校正方法相似。四、实验步骤一、 测定热量计的水当量 1、压片 用台秤称取大约 1g 苯甲酸，在压片机上压成圆片。样品压得太紧，点火时不易全部燃烧；压得太松样品容易脱落。将样品在干净的玻璃板上轻击二、三次，再用分析天平精确称量。 2、装样并充氧气 拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢丝更应该擦干净。搁上金属小皿，小心将样品片放置在小皿中部。剪取 18cm 长的引燃铁丝在电子天平上称重，在直径约为 3mm 的玻璃棒上，将其中段绕成螺旋形约 56 圈。将螺旋部分紧贴在样片的表面，两端如剖面图所示固定在电极上。注意镍丝不要接触金属皿。用移液管吸取 10
7、ml 蒸馏水加入氧弹内，旋紧氧弹盖。旋紧氧弹盖，将氧弹放在专用的充氧器上，使其上端进气口对准充氧器的充气口。打开钢瓶阀门（逆时针旋转） 。 慢慢打开氧气分压表上的阀门（顺时针旋转） ，使氧气分压表指示为 0.5Mpa，握住充氧器充气手柄向下压，使其充气口与氧弹进气口紧密接触，保持半分钟，充氧完成。放开充气手柄，取下氧弹，用放气螺帽按压氧弹上方出气口，放出氧弹中气体。将氧弹重新放在充氧器下，调节氧气分压表指示为 2.0Mpa，再次充氧。3、测量 在热量计水夹套中装满自来水，将数字温度计探头插入外桶水中，读出外桶水温。打开内桶盖，将氧弹放入内桶中央。取一大桶自来水，在其中加入冰块，使其水温比外桶水
8、温低大约 1oC。然后用容量瓶准确量取 3L 该自来水倒入内桶，水面刚好淹没氧弹，且无漏气现象。在电极插头插入氧弹两电极插口上，盖好内桶盖，将数字温度计探头由外桶取出插入内桶中。打开量热计电源开关，开动搅拌器。打开计算机，打开“燃烧热测定”实验软件窗口，观察数字温度计读数，待温度变化基本稳定后，将数字温度计“采零”并“锁定” 。点击“开始记录” ，连续读取 1015 个点后，按量热计控制版面的“点火按键” ，继续记录温度读数，温度会迅速上升至某一最高点然后平缓下降，再读取最后 1015 个点，停止实验。实验停止后，关闭热量计电源，小心取下数字式精密温差测量仪的探头插入外桶，再打开内桶盖，取出氧弹，打开出气口放出余气。旋开氧弹盖，检查样品燃烧是否完全。氧弹中应没有明显的燃烧残渣。若发现黑色残渣，则应重做实验。称量燃烧后剩下的镍丝质量。最后擦干氧弹和盛水桶。 二、未知物的燃烧热测量 称取 0.6g 左右的未知物，同上述方法进行测定。
