1、燃烧热的测定,三峡大学化学与生命科学学院化学系物理化学教研室制,1. 实验目的,1. 了解氧弹式量热计的原理、构造和使用方法。2.了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相关 关系。3.学会应用雷诺图解法校正温度的改变值。,2. 实验原理,1mol物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热。在恒容条件下测得的燃烧热为恒容燃烧热（QV=内能变化U），在恒压条件下测得的燃烧热为恒压燃烧热（QP=热焓变化H ），若把参加反应的气体和反应生成的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式：QP= QV +nRTn-反应物和生成物中气体的物质的量之差；R-摩尔气体常数，8.315J/Kmol；T-反应前后的绝对温度，K（
2、取反应前后的平均值）。,所谓完全燃烧:是指该物质中C变为CO2（气），H变为H2O（液），S变为SO2（气），N变为N2（气），Cl变为HCl（水溶液）金属如银等都成为游离状态。本实验采用氧弹式量热计测量物质的燃烧热。,氧弹式量热计测量燃烧热的基本原理假设环境与量热体系没有热量交换，样品完全燃烧所放出的热量全部用于量热体系的温度改变。那么，如果测得温度改变值和量热体系的水当量（即量热体系温度升高时所需的热量），就可以计算样品的燃烧热。,根据能量守恒原理，用苯甲酸标定量热体系的水当量C卡：WQV+qb= C卡TW苯甲酸的质量，g；QV苯甲酸的燃烧热，26465J/g；q引火丝的燃烧热，3.136
3、J/g；b引火丝的质量，g；C卡除水以外的量热体系的热容，J/K；T校正后的温度变化值，K。,药品仪器,1. 氧弹式量热计（附压片机）； 2. 氧气钢瓶（附减压阀及氧气表）； 3. 万用表； 4. 引火丝（0.12mmCu-Ni丝，q=3.136J/cm）； 5. 数字贝克曼温度计； 6. 电子天平； 7. 容量瓶（500ml、1000ml）； 8. 苯甲酸（AR，烘干后置于干燥器内），萘（AR）等等。,氧弹式量热计（附压片机）,3. 实验步骤,1. 量热计水当量C卡的测定,样品压片和装置氧弹,氧弹充氧气,装置热量计,点火燃烧和升温的测量,整理设备，准备下一步实验,2. 测量萘的燃烧热,1)
4、样品压片和装置氧弹,（1）称取1g左右的苯甲酸（不得超过1.1g）； （2）量取14cm长的引火丝，中间用细铁丝绕几圈做成弹簧形状，在天平上准确称量； （3）将引火丝放在模子的底板上，然后将模子底板装进模子中，并倒入称好的苯甲酸样品； （4）将模子装在压片机上，下面填以托板，徐徐旋紧压片的螺丝直到压紧样品为止（压得不能太紧也不能压得太松，为什么？）； （5）抽走模子底下的托板，再继续向下压，则样品和模子一起脱落，然后在天平上准确称量（样品+引火丝）； （6）将样品上的引火丝两端固定在氧弹的两个电极上，引火丝不能与坩埚相碰（为什么？）；,2) 氧弹充氧气,（1）用万用电表测量氧弹上两电极是否通路
5、（两极电阻约10），如不通应打开氧弹重装，如通路即可充氧。 （2）氧弹与氧气瓶连接： 旋紧氧弹上出气孔的螺丝； 将氧气表出气孔与氧弹进气孔用进气导管连通，此时氧气表减压阀处关闭状态（逆时针旋松）； 打开氧气瓶总阀（钢瓶内压不小于3MPa），沿顺时针旋紧减压阀至减压表压为2MPa，充气2min，然后逆时针旋松螺杆停止充气； 旋开氧弹上进气导管，关掉氧气瓶总阀，旋紧减压阀放气，再旋松减压阀复原。,3) 装置热量计,（1）用万用电表再次测量氧弹两极是否通路，若电阻在10左右（如果没有，须放气重装），将氧弹放入量热计内桶； （2）用容量瓶准确量取已被调好的低于外桶水温0.5-1.0的蒸馏水3000ml
6、，装入量热计内桶； （3）装好搅拌器，将点火装置的电极与氧弹的电极相连； （4）将已调好的温度传感器探头插入桶内，盖好盖子，总电源开关打开，开始搅拌； （5）振动点火开关开向振动，计时开始，每隔0.5min读取温度，共读取十次。,4) 点火燃烧和升温的测量,（1）点火开关开向点火，点火指示灯亮后1s左右又熄灭，而且量热计温度迅速上升，表示氧弹内样品已燃烧。可将振动点火开关开向振动，并每隔0.5min读取温度一次； （2）至温度不再上升（缓慢）而开始下降时，再每隔1min读取温度一次，共读取十次。,5) 整理设备，准备下一步实验,（1）停止搅拌，关掉总电源开关； （2）取出氧弹，并打开放气阀放气
7、； （3）观察燃烧情况，取出剩余的引火丝，并准确量取剩余长度； （4）倒掉氧弹和量热计桶中的水，并擦干、吹干。,6) 同样方法测定萘的燃烧热,4. 实验数据记录,实验日期： ；室温： ；气压： KPa 1. 量热体系C卡的测定2. 萘燃烧热QV的测定,1) 量热体系C卡的测定苯甲酸样品重 g；引火丝长度 cm； 引火丝剩余质量 g；水的体积 ml； 水的温度 。,2) 萘燃烧热的测定萘样品重 g；引火丝长度 cm； 引火丝剩余质量 g；水的体积 ml； 水的温度 。,数据处理,1. 确定T1、T2 2. 求C卡 （由T1 来求） 3. 求出萘的恒容燃烧热QV 4. 求出萘的恒压燃烧热QP 5.
8、 与文献值比较，分析,1. 用雷诺图（温度时间曲线）法分别校正苯甲酸和萘燃烧而使量热体系温度改变的T1、T2。,b点相当于开始燃烧点，c为观察到的最高点的温度读数，过T1 T2线段中点T作水平线TG，于T-t线相交于点O，过点O作垂直线AB，此线与ab线和cd线的延长线交于E、F两点，则点E和点F所表示的温度差即为欲求温度的升高值T。即T=TE-TF,说明：,3. 根据苯甲酸燃烧的相关数据求C卡,4. 根据求得的C卡，进而求萘的恒容燃烧热QV,5.根据求出萘的恒压燃烧热QP 萘的燃烧反应式为：(T为氧弹计外壳套筒温度，n = -2),文献值：,萘C10H8（s）的cH0m （101.325KP
9、a，298K)文献值为-5153.9KJ/mol因QP=H，如温度差别不大（即298K），压力影响不大，可认为HcH0m,实验结果与讨论, 结果：实测值为QP= 计算实验偏差： 分析产生偏差的原因： 有何建议与想法？,注意事项：,1. 样品按要求称取，不能过量。过量会产生过多热量，温度升高会超过贝克曼温度计的刻度； 2. 样品压片时不能过重或过轻； 3. 引火丝与样品接触要良好，且不能与坩锅等相碰； 4. 调节贝克曼温度计时，要轻慢； 5. “点火”要果断。,点火成败判断：,点火指示灯亮后熄灭，温度迅速上升，表明样品已燃； 点火指示灯亮后不熄，表示引火丝没有烧断，应加大电流引燃； 点火指示灯不亮，加大电流也不亮，温度不上升，则须打开检查或重装。,6. 思考题,1. 固体样品为什么要压成片状？ 2. 如何确保样品燃烧完全？ 3. 考虑如何测量液体的燃烧热? 4. 实验测得的温度差为何要用雷诺作图法校正？还有哪些误差影响测量的结果？,
