萘的燃烧热测定
李新乐 PB07206292
（高分子科学与工程系中国科学技术大学合肥 230026）
摘要：本实验用氧弹量热计测定萘的恒容燃烧热，并计算萘的恒压燃烧热。并采用“雷诺校正图”的方法——在一个非绝热的测量体系中实现相当于绝热体系中所完
成的温度和温度差的测量效果，测出萘的恒容燃烧热。
关键词：氧弹式量热计苯甲酸萘燃烧热雷诺图
The Determination of The Combustion Heat of
Naphthalene
Li Xin Le PB07206292
(Department of Polymer Science and Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026)
Abstract ：This experiment is to determine the combustion heat of naphthalene at a constant volume (Q v), and then calculate Q p at a constant pressure. “Renault
Graphing Method” is used in this experiment to simulate a perfect
insulator-system in the actual system.
Key words ：Oxygen-bomb calorimeter, Naphthalene, Benzoic acid, Combustion heat. Renault Graphing Method
序言
“摩尔燃烧热：一摩尔纯净物完全燃烧时所放出的热量。”组成反应物的各元素经完全燃烧后，呈现本元素的最高价态——N 、S 、卤素除外，而且反应物和生成物处于标准态。 恒容过程的热效应QV =?U ；恒压过程的热效应QP =?H 。它们的相互关系如下：
QP =QV+?n(RT) 或 ?H =?U+?n(RT)
其中?n 为反应前后气态物质的物质的量之差，R 为普适气体常数，T 为环境的绝对温度。由上式，本实验先测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出萘的恒压燃烧热?H 。热（内能及内能变化）比较难测量，而温度较易测得，记录实验过程中体系温度的变化，便能换算出热量的相对变化值，从而求得物质的燃烧热——为了确定量热计每升高一度所需要的热量（也就是热容），可用通电加热法或标准物质法，本实验用苯甲酸标准物质法来测量。
为了确定量热卡计每升高一度所需要的热量，也就是量热计的热容，可用通电加热法或标准物质法。本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容即确定仪器的水当量。这里所说的
标准物质为苯甲酸，其恒容燃烧时放出的热量为26460 J ·g -1
。实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除Cu-Ni 合金丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。Cu-Ni 合金丝燃烧时放出的热量及实验所用O 2气中带有的N 2气燃烧生成氮氧化物溶于水，所放出的热量的总和一并传给卡计使其温度升高。根据能量守恒原理，物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质等所吸收，得到温度的变化为?T ，所以氧弹卡计的热容为： C 卡=
=
++Q T m Q l V T
V
??29598.. 式中：m 为苯甲酸的质量(准确到1?10-5克)
l 为燃烧掉的Cu-Ni 合金丝的长度(cm)
2.9为每厘米Cu-Ni 合金丝燃烧放出的热量单位（J ·cm -1）
V 为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的0.1mol ·dm -3的NaOH 溶液的体积
5.98为消耗1mL0.1 mol ·dm -3的NaOH 所相当的热量(单位为J)。由于此项结果对Q V 的影响甚微，所以常省去不做。确定了仪器(含3000mL 水)热容，我们便可根据公式求出欲测物质的恒容燃烧热Q V ，即：
Q V (待测)=(C 卡?T -2.9l )/m (待测物质的质量)×M 然后根据公求得该物质的恒压燃烧热Q P ，即?H 。
尽管在仪器上进行了各种改进，但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升ΔT 。而用雷诺作图法进行温度校正，能较好地解决这一问题。
雷诺作图法
将燃烧前后所观察到的水温对时间作图，可联成FHIDG 折线，如图4-1和图4-2所示。图4－1中H 相当于开始燃烧之点。D 为观察到的最高温度。在温度为室温处作平行于时间轴的JI 线。它交折线FHIDG 于I 点。过I 点作垂直于时间轴的ab 线。然后将FH 线外延交ab 线于A 点。将GD 线外延,交ab 线于C 点。则AC 两点间的距离即为?T 。图中AA ′为开始燃烧到温度升至室温这一段时间?t 1内，由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。它应予以扣除之。CC ′为温度由室温升高到最高点D 这一段时间?t 2内，量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。它应予以补偿之。因此AC 可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。在某些情况下，量热计的绝热性能良好，热漏很小，而搅拌器的功率较大，不断引进能量使得曲线不出现极高温度点，如图4-2，校正方法相似。
图4-1 绝热较差时的雷诺校正图图4-2 绝热良好时的雷诺校正图必须注意，应用这种作图法进行校正时，卡计的温度与外界环境的温度不宜相差太大(最好不超过2-3℃)，否则会引入大的误差。
实验部分
1.1仪器与试剂
GR 3500型氧弹式热量计
JDW-3F精密电子温差测量仪
MF 30型万用表
BP310P型电子天平
压片机；氧气钢瓶，氧弹，容量瓶，移液管，盛水桶，万用表
试剂：
苯甲酸（分析纯），萘（分析纯），Cu-Ni合金丝，冰水
1.2 实验步骤和注意事项
◆样品压片：取Cu-Ni合金丝一根，对折后在中间位置打环，准确称量。将其置于压
片机的模具上并装上底板，把称量好的0.8克左右苯甲酸倒入模具内，将铁丝环浸
埋，装上顶杆。下压压片机螺杆，稍用力使样品压牢；翻转底板后再次下压以取出
样品，弹去周围粉末，准确称质量。
◆装置氧弹：拧开氧弹盖，将样品上的铁丝小心的绑在氧弹中的两根电极上，旋紧氧
弹盖，用万用表检查两电极是否通路，若通路则旋紧出气口。连接氧弹和氧气钢瓶，打开阀门在充气40秒，再用万用表核验两电极通路情况。
（氧弹充氧操作中，人应站在氧气减压表的侧面，以免意外。）
◆燃烧和测量温差：将氧弹卡计，内筒，搅拌器装配好，用容量瓶准确量取3000mL
水置于内筒中。打开温差测定仪，将测温探头插入外套测温口中，待读数稳定后置
0.000；开动搅拌马达，将温差仪插入内筒中，此时读数低于-1.000，用电吹风加
热内桶中的水，在温差仪读数为约-0.850时停止加热。待温差仪读数为-0.800时，开启计算机计数同时准备好点火开关，待温差仪读数约为-0.750时点火。点火后
继续计数20分钟。完毕后先放气，再旋开氧弹盖观察燃烧是否完全，若燃烧完全
则称量Cu-Ni合金丝剩余的质量。
◆测定萘的燃烧热：称取约0.6克萘，将上述步骤重复一次，测萘的恒容燃烧热Qv.
实验注意事项：
★压片时应将Cu-Ni合金丝压入片内。
★氧弹充完氧后一定要检查确信其不漏气，并用万用表检查两极间是否通路。
★将氧弹放入量热仪前，一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。点火结束后，应立即将其关上。
二结果与讨论：
2.1实验结果
萘的恒容摩尔燃烧热-ΔCUom= 5.14×106 J/mol ；
萘的恒压摩尔燃烧热-ΔC Hom= 5.13×106 J/mol 。
分析：与理论上的值9603 cal/g比较得：绝对误差- 0.11 kJ/g
相对误差– 0.27% ，可见结果较为可靠。
2.2 实验误差的讨论
●仪器误差中精密电子温差测量仪测温的不稳定值0.001℃，由于采样数高达近万
个，该项误差可忽略。而电子天平测质量的不确定度0.001g，这是本次试验随机
误差的主要来源。
●实验结果偏小的原因探析：
苯甲酸质量偏小，因此升温不够高，这样升温后的散热量不足以抵消升温前的吸
热量——体系有净的吸热。结果导致苯甲酸燃烧后的体系温度比理想绝热条件下
的温度高，即苯甲酸的ΔT偏高，
由Ck ≈ (mRQv + 3136.2 mCu-Ni )/ ΔT，因此计算出的体系总热容Ck偏小；
又Qv ≈ (CkΔT - 3136.2 mCu-Ni )/ mR，若Ck偏小则最终萘的Qv显然偏小。
上述情况可从附件中的两幅“雷诺校正图”中看出，其总效果是使Qv偏小，因此带来了- 0.27%的相对误差。这是系统误差的主要来源。
● 计算氧弹卡计热容Ck 的仪器传递误差ΔCk ：
??
?
?????+??+??? ?????+??=
?T T m m T m T T m m T mQ C V )('''2.3136)(卡
= T m mQ T T C V ??+?+????'2.3136
)(卡
= 36.08 （J/K ）
● 计算萘的恒容摩尔燃烧热 -ΔCUom 的仪器传递误差ΔQ ：
??? ???+?+???
? ???+???+??=?m m m m m M m m m T T C C m TM C Q m
v '''2.3136)(,卡卡卡
2.3 小结和思考
A. 在计算机自动采集的温差值数据序列中，每组数据均出现了数次错误的坏值，在雷诺
图中有显示，我认为这是温差测量仪的问题，毕竟电子仪器对外界环境的快速变化不可能完全一致，会出现一些“滞后”——表现为无法及时获取正确的采样值！因此在处理数据时这些“坏值”合理排除了。
B. 由所得的图，在升温后期，曲线趋向水平，没有在绝热情况下，理论上的上升，说明
量热计因向环境辐射而造成本身温度的降低的影响可以忽略，绝热效果比较好。
C 实验改进：采用计算机控制燃烧热测定仪, 它与传统测量方法的不同点在于:
① 系统中装有高精度模数转换器和单片机系统, 由它们进行数据采集, 并且通过模 数转换器把精密数字温度计的铂金电阻温度传感器所测得的温差信号转为数字信 号。
② 加装点火驱动系统, 用单片机系统接收PC 机发出的指令, 以实现自动点火。由 于上述系统具有铂金温度传感器的非线性校正, 数字滤波, 去50 Hz 干扰等功能 , 因此系统性能稳定, 测量精度高。测量温度的精度可达0. 001 K
D 本实验最关键的步骤就是点火能否成功, 为此,人们想了不少办法。方法1: 将点火丝 压入样品片中; 方法2: 将点火丝缠成螺旋状置于样品片上;方法3: 在点火丝上缠些 脱脂棉线。实验表明: 方法1 点火丝易被压断且成功率不高; 方法2 成功率有所提高, 但不能保证100 % , 方法3 是可以保证点火成功, 但操作麻烦且计算时要删剔除棉线
的热贡献。
可以在压片时, 可将点火丝从中间弯折(两端留4～ 5 cm ) 成一个V 字型, 再将粗称好的样品先倒入大约一半于压片机内, 然后将V 字型的点火丝放入, 最后把剩下的样品倒入, 开始压片。只要压片动作中力度不要过大, 成功率相当高。
E 燃烧改进：在氧弹线路连接中, 最怕的是短路, 既点火丝与燃烧皿或燃烧皿与另一电极
接触, 学生对此项操作往往处理不好, 同时, 由于有些物质燃点高, 往往会造成点火失败, 已有学者在实践中认为, 用少量棉纱将药片与电点丝包裹起来可以解决以上困难。
棉纱既可以引燃又可以作为绝缘物杜绝短路。
F 查阅文献【6】，作者提供一种可以有效促进萘片等物引燃速率而又不会显著影响其燃
烧热测定结果的新方法。经多次学生实验证明该方法简便易行, 实验结果好。
助燃剂CeO2 经马弗炉在773K空气中焙解4h , 冷却, 碎至400目保干备用。实验改进之处为在常规压片样外表面靠近引火丝(弯成螺线管状) 区域撒上助燃剂粉末(约15.mg) , 其余实验过程不变。对萘片重复试验10 次,10 次点火均获成功,且引发时间在10s 内。
用以测定萘片的恒容燃烧热值,其相对误差< 0. 32 %。由于做了上述方面的改进,缩短了实验时间,提高了实验质量。
Acknowledgements：
This experient was supported by the Lab of Physical Chemistry. Thanks to the teachers and ap preciate the teaching assistant’s help!
参考文献：
[1] A.W.Adamson. A Textbook of Physical Chemistry, 3rd Ed. Benjamin, 1986.
[2] 《燃烧热测定实验的进一步改进》，张建策，毛力新，化工技术与开发，2005
[3] P.W.Atkins. Physical Chemistry, 3rd Ed. Oxford University Press, 1986.
[4] 南京大学物理化学教研室傅献彩,沈文霞,姚天扬. 物理化学, 第四版(上,下册).
高等教育出版社, 1990.
[5] 崔献英,柯燕雄,单绍纯. 物理化学实验 , 中国科学技术大学出版社, 2000.
[6] 《测定燃烧热实验条件的改进》，钟爱国，大学化学，2000
[7] 《燃烧热测定实验研究》李森兰，杜巧云，王保玉大学化学，2001
[8] 物化实验讲义
附件：实验数据处理
一 数据纪录：
仪器/药品主要参数：
JDW-3F 精密电子温差测量仪：测量范围 -20 ~ +80℃； 稳定度 ±0.001℃
Sartorius 牌BP310P 型电子天平：测量范围0.02 ~ 310g ； 绝对误差d=0.001g
苯甲酸恒容燃烧热值：26.460 kJ/g ；
Cu-Ni 合金丝恒容燃烧热值：3.1362 kJ/g ； 萘的分子量：128.17 g /mol 。
数据：
苯甲酸：
萘：
二 数据处理及误差计算：
1 苯甲酸部分实验数据处理
燃烧掉的合金丝质量 = 0.0214 - 0.0078 g =0.0136 g ， 燃烧掉的苯甲酸质量 = 0.813 - 0.0214 g =0.7916 g ，
绘制雷诺校正图
Cu-Ni 合金丝质量 0.0214 g 合金丝剩余质量 0.0078 g “压片”总质量
0.813 g
Cu-Ni 合金丝质量 0.0219 g 合金丝剩余质量 0.0084 g “压片”总质量 0.5741 g
-1000
010002000300040005000600070008000
-1.0
-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.4
0.60.8Y A x i s T i t l e
X Axis Title
B
i
g
h
备注：每组数据中均出现了“坏点”，极不符合实验规律，应予以排除
g (3661.92, 0.7257 ) h (3661.92, -0.7420 )
由雷诺校正图，
ΔT = 0.7257K - (-0.7420K) =1.4677 K
C k = Q / ΔT ≈ (m R Q v + 3136.2 m Cu-Ni ) / ΔT
mR 为苯甲酸样品质量，mCu-Ni 为燃烧掉的合金丝质量，合金丝热值：3.1362 kJ/g 。 带入数据：mR =0.7916 g ，mCu-Ni =0.0136 g ，Qv =26460 J/g ，ΔT=1.468 K 得Ck = 14297 J/K
2 萘部分实验数据处理
燃烧掉的合金丝质量 = 0.0219 - 0.0084 g =0.0135 g ， 燃烧掉的萘质量 = 0.5741 - 0.0219 g =0.5522 g ，
萘燃烧的雷诺校正图
-1000
01000200030004000
5000
6000
7000
8000
-1.0
-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.4
0.60.8 1.0Y A x i s T i t l e
X Axis Title
B
i
h
g
h (4284.66, 0.7749 ) g (4284.66, -0.7763 ) ΔT = 0.7749K - (-0.7763K) =1.551K
Q v ≈ (C k ΔT - 3136.2 m Cu-Ni ) / m R
mR 为萘样品质量，mCu-Ni 为燃烧掉的合金丝质量，合金丝热值：3.1362 kJ/g 。 代入数据：mR =0.5522 g ，mCu-Ni =0.0135 g ，C k =14297J/K ，ΔT=1.551K 得Qv = 40.08 kJ/g
3 结果的换算与比较
? 将恒容燃烧热换算为恒容摩尔燃烧热：40.08kJ/g × 128.17 g /mol = 5137.1 kJ/mol
仪器精度限制，保留三位有效数字后的恒容摩尔燃烧热 -ΔCUom = 5.14×106 J/mol
? 由 ?H=?U+?n(RT) 将恒容摩尔燃烧热换算为恒压摩尔燃烧热，其中萘燃烧反应方程为
C10H8 (s) +12O2 (g) →10CO2 (g) + 4H2O( l) ，即?n = -2 ：
5137.1 - 2×8.314×298.15×10-3 = 5132.1 kJ/mol
保留三位有效数字后的恒压摩尔燃烧热-ΔC Hom= 5.13×106 J/mol 。
查手册得萘的恒容燃烧热Qv =9603 cal/g
9603 cal/g ×4.1859 J/cal = 40.19 kJ/g 。
Qv绝对误差：40.08 kJ/g - 40.19 kJ/g = - 0.11 kJ/g ；
Qv相对误差：-0.11 / 40.19 = -0.27% 。
仪器误差：
精密电子温差测量仪：0.001℃。
而电子天平的误差：0.001g ，这是本次试验误差的主要来源。
正是该天平的限制，使最终结果只有三位有效数字——如果用万分之一克天平完成实验，应该可以保留四位有效数字！从而更精确。
附件完
【目的要求】 ?掌握有关热化学实验的一般知识和技术 ?掌握氧弹的构造及使用方法 ?用氧弹式量热计测定萘的燃烧焓 预习要求： 1.明确燃烧焓的定义。 2.了解氧弹式量热计的基本原理和使用方法。 3.熟悉热敏电阻温度计的调节和使用。 4.了解氧气钢瓶和减压阀的使用方法。 【基本原理】 当产物的温度与反应物的温度相同，在反应过程中只做体积功而不做其它功时，化学反应吸收或放出的热量，称为此过程的热效应，通常亦称为“反应热”。热化学中定义:在指定温度和压力下，一摩尔物质完全燃烧成指定产物的焓变，称为该物质在此温度下的摩尔燃烧焓，记作ΔcHm。通常，C、H等元素的燃烧产物分别为CO2(g)、H2O(l)等。由于上述条件下ΔH=Qp，因此ΔCHm也就是该物质燃烧反应的等压热效应Qp。 在实际测量中，燃烧反应常在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行)，这样直接测得的是反应的恒容热效应Qv（即燃烧反应的摩尔燃烧内能变ΔcUm）。若反应系统中的气体物质均可视为理想气体，根据热力学推导，ΔcHm和ΔcUm 的关系为: （１） 式中，T为反应温度(K);ΔcHm为摩尔燃烧焓(J·mol-1);ΔcUm为摩尔燃烧内能变(J·mol-1)；ＶB(g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数。产物取正值，反应物取负值。 通过实验测得QV值，根据上式就可计算出Qp，即燃烧焓的值ΔCHm。测量热效应的仪器称作量热计，量热计的种类很多，本实验是用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定。 在适当的条件下，许多有机物都能迅速而完全地进行氧化反应，这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。 为了使被测物质能迅速而完全地燃烧，就需要有强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为16--18atm的氧气作为氧化剂。用氧弹量热计进行实验时，氧弹放置在装有一定量水的铜水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的水夹套。样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热Qv、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气氧化成硝酸的生成热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被
华南师范大学实验报告 一、实验目的 1、明确燃烧热的定义，了解定压燃烧热与定容燃烧热的差别。 2、掌握量热技术的基本原理；学会测定萘的燃烧热 3、了解氧弹量热计的主要组成及作用，掌握氧弹量热计的操作技术。 4、学会雷诺图解法校正温度改变值。 二、 实验原理 通常测定物质的燃烧热，是用氧弹量热计，测量的基本原理是能量守恒定律。一定量被测物质样品在氧弹中完全燃烧时，所释放的热量使氧弹本身及其周围的介质和量热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T ?，就能计算出该样品的燃烧热。 ()p V Q Q RT n g =+? （1） ()V W W Q Q C W C M +=+样品21总铁丝铁丝水水（T -T ） （2） 用已知燃烧热的物质（本实验用苯甲酸）放在量热计中燃烧，测其始末温度，求出T ?。 便可据上式求出K ，再用求得的K 值作为已知数求出待测物（萘）的燃烧热。 三、仪器和试剂 1.仪器 SHR-15氧弹量热计1台；贝克曼温度计；压片机 2台；充氧器1台；氧气钢瓶1个；1/10℃温度计；万能电表一个；天平 2.试剂 铁丝；苯甲酸(AR)；萘（AR ）；氧气 四、实验步骤 1、测定氧氮卡计和水的总热容量 （1）样品压片：压片前先检查压片用钢模，若发现钢模有铁锈油污或尘土等，必须擦净后，才能进行压片，用天平称取约0.8g 苯甲酸，再用分析天平准确称取一根铁丝质量，从模具的上面倒入己称好的苯甲酸样品，徐徐旋紧 压片机的螺杆，直到将样品压成片状为止。抽出模底的托板，再继续向下压，使模底和样品一起脱落，然后在分析天平上准确称重。 分别准确称量记录好数据，即可供燃烧热测定用。 （2）装置氧弹、充氧气：拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦净，特别是电极下端的不锈钢接线柱更应擦十净，将点火丝的两端分别绑紧在氧弹中的两根电极上，选紧氧弹盖，用万用表欧姆档检查两电极是否通路，使用高压钢瓶时必须严格遵守操作规则。将氧弹放在充氧仪台架上，拉动板乎充入氧气。 （3）燃烧温度的测定：将充好氧气后，再用万用表检查两电极间是否通路，若通路将氧弹放入量热计内简。用量筒称3L 自来水，倒入水桶内，装好搅拌轴，盖好盖子，将贝克曼温度计探头插入水中，此时用普通温度计读出水外筒水温和水桶内的水温。接好电极，盖上盖了，打开搅拌开关。待温度温度稳定上升后，每个半分钟读取贝克曼温度计一次，连续记
华南师范大学实验报告 课程名称 物理化学实验 实验项目 燃烧热的测定 【实验目的】 ①明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。 ②掌握量热技术的基本原理，学会测定奈的燃烧热。 ③了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握氧弹量热计的实验技术。 ④学会雷诺图解法校正温度改变值。 【实验原理】 燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热（O v ），恒容燃烧热这个过程的内能变化（ΔU ）。在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热（Q p ），恒压燃烧热等于这个过程的热焓变化（ΔH ）。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，则有下列关系式： ?c H m = Q p ＝Q v ＋Δn RT （1） 本实验采用氧弹式量热计测量蔗糖的燃烧热。测量的基本原理是将一定量待测物质样品在氧弹中完全燃烧，燃烧时放出的热量使卡计本身及氧弹周围介质（本实验用水）的温度升高。 氧弹是一个特制的不锈钢容器（如图）为了保证化妆品在若完全燃烧，氧弹中应充以高压氧气（或者其他氧化剂），还必须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给量热计本身和其中盛放的水，而几乎不与周围环境发生热交换。 但是，热量的散失仍然无法完全避免，这可以是同于环境向量热计辐射进热量而使其温度升高，也可以是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计的温度降低。因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过作图法进行校正。 放出热(样品+点火丝)＝吸收热 (水、氧弹、量热计、温度计) 量热原理—能量守恒定律 在盛有定水的容器中，样品物质的量为n 摩尔，放入密闭氧弹充氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器各部件，引起温度上升。设系统（包括内水桶，氧弹本身、测温器件、搅拌器和水）的总热容为C （通常称为仪器的水当量，即量热计及水每升高1K 所需吸收的热量），假设系统与环境之间没有热交换，燃烧前、后的温度分别为T 1、T 2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为: n T T C Q m V ) (12,-- = （2） 式中，Qvm 为样品的恒容摩尔燃烧热(J·mol -1)；n 为样品的摩尔数（mol)；C 为仪器的总热容(J·K -1或J / oC)。上述公式是最理想、最简单的情况。
1、在氧弹里加10ml蒸馏水起什么作用？ 在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N2的氧化会产生热效应。生成NO、NO2等，NO+NO2+H2O=HNO2，而后利用NaOH溶液对其滴定，以扣除N2燃烧引起的放热，若不加入蒸馏水，灰烬落在氧弹内较难清洗，加入水后灰烬落入水中，也便于氧弹清洗。2、在实验中，哪些为体系？哪些为环境？实验过程中有无热损耗，如何降低热损耗？ 在本实验装置中，氧弹的内部是被测物质的燃烧空间，也就是燃烧反应体系。氧弹壳及环境恒温式量热计及内外筒内的水为环境。盛水桶、3000ml水（刚好可以淹没氧弹）和氧弹三部分组成了测量体系，测量体系与环境之间有热量的交换，因为理想的绝热条件是不可能达到的，同时影响热量的交换量大小的因素也比较多，与体系、环境的材质有关；与体系、环境的接触界面积大小有关；与体系、环境的温差有关。所以要定量准确地测量出体系与环境交换的热量是比较困难的。如果有净的热量交换的话，将会增大实验的测量误差。在本实验过程中，样品点火燃烧以后体系的温度肯定将高于环境的温度，体系将热传递给环境，因此就必须在样品点火燃烧以前使体系的温度低于环境的温度，使体系从环境处获得热量，并使体系获得的热量与传出的热量尽量抵消，这样测量的效果就相当于绝热体系的结果。 3、在环境恒温式量热计中，为什么内筒温度要比外筒温度低？低多少合适？ 无法避免体系与环境之间有热量的交换，就希望体系与环境之间交换的热量为零或尽可能的小。在本实验过程中，样品点火燃烧以后体系的温度肯定将高于环境的温度，体系将热传递给环境，因此就必须在样品点火燃烧以前使体系的温度低于环境的温度，使体系从环境处获得热量，并使体系获得的热量与传出的热量尽量抵消，这样测量的效果就相当于绝热体系的结果。根据称样量范围，升温变化应在1.5~2度之间，所以选择起始水温低于环境1度左右，以减少因未采用绝热式热量计而引起的热辐射误差。 4、欲测定液体样品的燃烧热，你能想出测定方法吗？ 采用药用胶囊装取液体试样装入氧弹进行测量。（计算时扣除胶囊的燃烧热）。 采用脱脂棉吸附液体试样方法。（计算时扣除脱脂棉的燃烧热）。 思考题; 1.加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低?低多少合适？为什么？ 2.在燃烧热测定实验中，哪些是体系?哪些是环境？有无热交换?这些热交换对实验结果有何影响? 3.在燃烧热测定的实验中，哪些因素容易造成实验误差?如何提高实验的准确度? ①检验多功能控制器数显读数是否稳定。熟习压片和氧弹装样操作，量热计安装注意探头不得碰弯，温度与温差的切换功能键钮，报时及灯闪烁提示功能等。
题目：燃烧热的测定学院名称：化学与环境工程学院专业：化学工程与工艺班级：14化工2 学号：2014333222 姓名：磊 指导老师：旭红
二〇一六年十一月
目录 一目的要求、实验原理·········3~4页二仪器试剂、实验步骤·········5~6页三数据处理、结果讨论·········6~9页四其他·········9~10页
燃烧热的测定 关键词：燃烧热、雷诺温度校正图 一目的要求 1、掌握燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系； 2、熟悉热量计中主要部件的原理和作用，掌握氧弹热量计的实验技术； 3、用氧弹热量计测定苯甲酸和蔗糖的燃烧热； 4、学会雷诺图解法校正温度改变值。 二基本原理 1、燃烧与量热 根据热化学的定义，1mol物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。所谓完全氧化，对燃烧产物有明确规定。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是完全氧化。 燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外，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种基本实验方法。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等于体积能变化ΔU；Qp等于其焓变ΔH。若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：
ΔH=ΔU+Δ(PV) Qp=Qv+ΔnRT 式中Δn为反应前后反应物和生成物中气体的物质的量之差；R为摩尔气体常数；T为反应时的热力学温度。 热量计的种类很多，本实验所用的氧弹热量计是一种环境恒温式的热量计。 氧弹热量计测量装置如图1所示，图2是氧弹的剖面图。 图1 氧弹热量计测量装置示意图图2 氧弹剖面图 2、氧弹热量计 氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧后所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质和热量计有关附件的温度升高，则测量介质在燃烧前后体系温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。其关系式如下： -m样Qv/M-l·Ql=（m水C水+C计）ΔT 式中m样和M分别为样品的质量和摩尔质量；Qv为样品的恒容燃烧热；l和Ql 是引燃用铁丝的长度和单位长度燃烧热；m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，即除水外，热量计升高1℃所需的热量；ΔT为样品燃烧前后水温的变化值。 为了保证样品完全燃烧，氧弹中须充以高压氧气或其他氧化剂。因此氧弹应有很好的密封性能，耐高压且耐腐蚀。氧弹应放在一个与室温一致的恒温套壳中。
实验一萘的燃烧热测定 柯晶晶梁雪红黄建静黄耀兴 【实验目的】 1.用氧弹量热计测定萘的恒容燃烧热，并计算萘的恒压燃烧热； 2.采用“雷诺校正图”的方法——在一个非绝热的测量体系中实现相当于绝热 体系中所完成的温度和温度差的测量效果，测出萘的恒容燃烧热。 【实验原理】 “摩尔燃烧热：一摩尔纯净物完全燃烧时所放出的热量。”组成反应物的各元素经完全燃烧后，呈现本元素的最高价态——N、S、卤素除外，而且反应物和生成物处于标准态。 恒容过程的热效应QV =?U；恒压过程的热效应QP =?H。它们的相互关系如下：Q P = Q V +?n(RT) ······（1-1） 其中?n为反应前后气态物质的物质的量之差，R为普适气体常数，T为环境的绝对温度。由上式，本实验先测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出萘的恒压燃烧热?H。热（内能及内能变化）比较难测量，而温度较易测得，记录实验过程中体系温度的变化，便能换算出热量的相对变化值，从而求得物质的燃烧热——为了确定量热计每升高一度所需要的热量（也就是热容），可用通电加热法或标准物质法，本实验用苯甲酸标准物质法来测量。 为了确定量热卡计每升高一度所需要的热量，也就是量热计的热容，可用通电加热法或标准物质法。本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容即确定仪器的水当量。这里所说的标准物质为苯甲酸，其恒容燃烧时放出的热量为26460 J·g-1。实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除Cu-Ni合金丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。Cu-Ni合金丝燃烧时放出的热量及实验所用O2气中带有的N2气燃烧生成氮氧化物溶于水，所放出的热量的总和一并传给卡计使其温度升高。根据能量守恒原理，物质燃烧放出的热量全部被氧弹及
内容提要：本实验利用氧弹式热量计，以苯甲酸为标准 物，测量物质燃烧时系统温度随时间的变化曲线，经过雷 诺校正和相关计算，得到16.3℃，102.20 kPa下，热量计 的水当量为(1.87±0.07)×103 J?K?1，进而得到蔗糖的 燃烧热为(?16.4±0.1) kJ?g?1，与文献值比较误差为- 0.6 %。对实验的讨论给出了可能引起误差的原因，并说明 了雷诺校正的原理及意义。 1 引言（略） 2 实验部分 2.1 仪器和药品 GR 3500Ⅱ型氧弹式热量计，氧气钢瓶，压片机，SWC-Ⅱ D型温差测量仪，RF-K1型控制箱，数字万用表，秒表，分析天平（万分之一），电子天平（百分之一），研钵，容量瓶（1000 mL，2000 mL）。 镍丝，棉线，苯甲酸（分析纯），蔗糖（分析纯）。 2.2实验步骤 2.2.1 水当量的测量 取一段镍丝，称量其质量m1，紧缠于氧弹两电极上。取一段棉线，称量其质量m2。称取约1.0 g研磨过的苯甲酸，用专用压片机压片。用棉线绑住压片，称量总质量m3后置于燃烧皿中，棉线两端缠绕在镍丝上。 旋紧氧弹盖，充入约1 MPa氧气，随即放气。重复三次，最后充入1.0 MPa氧气。用数字万用表测得两电极间的电阻为12~15 Ω，符合要求。将氧弹放入热量器中。 从实验室中的水箱内取3000.0 mL水加入热量器内筒，关上热量器盖，插入温差测量仪探头，启动控制箱开始搅拌。待水温稳定上升后，将温差测量仪采零，开始计时，每隔30 s记录一次温差。10 min后点火，每15 s记录一次温差。待温差基本保持不变后停止计时。 停止搅拌，取出温差测量仪探头，打开盖子，取出氧弹，泄去废气，打开氧弹，取出剩余镍丝并称量其质量m4。 2.2.2 蔗糖燃烧热的测量 擦干氧弹内外壁和热量器内筒，清理燃烧皿中的残渣。用 2.2.1所述方法测量蔗糖的温差-时间变化曲线，进而计算燃烧热。
浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告 实验名称：燃烧热的测定
一、 实验预习（30分） 1． 实验装置预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 2． 实验仿真预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 3． 预习报告（10分） 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 （1） 实验目的 1．用氧弹量热计测定蔗糖的燃烧热。 2．掌握恒压燃烧热与恒容燃烧热的概念及两者关系。 3．了解氧弹量热计的主要结构功能与作用；掌握氧弹量热计的实验操作技术。 4．学会用雷诺图解法校正温度变化。 （2） 实验原理 标准燃烧热的定义是：在温度T 、参加反应各物质均处标准态下，一摩尔β相的物质B 在纯氧中完全燃烧时所放出的热量。所谓完全燃烧，即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后，必须呈显本元素的最高化合价。如C 经燃烧反应后，变成CO 不能认为是完全燃烧。只有在变成CO 2时，方可认为是完全燃烧。同时还必须指出，反应物和生成物在指定的温度下都属于标准态。如苯甲酸在298.15K 时的燃烧反应过程为： （液）（气）（气）（固）O H CO O COOH H C 22 256372 15 +?+ 由热力学第一定律，恒容过程的热效应Q v ，即ΔU 。恒压过程的热效应Q p ，即ΔH 。它们之间的相互关系如下： nRT Q Q V P ?+= (1) 或nRT U H ?+?=? (2) 其中Δn 为反前后气态物质的物质的量之差。R 为气体常数。T 为反应的绝对温度。本实验通过测定蔗糖完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出蔗糖的恒压燃烧ΔH 。在计算蔗糖的恒压
萘的燃烧热的测定 PB10。。。。。。。。。。。。。 中国科学技术大学材料科学系 摘要本实验利用氧弹卡计测量萘的燃烧热。先使标准物质苯甲酸在恒温氧弹量热计中完全燃烧，将测得的结果用雷诺图法校 正温度后算出恒温氧弹量热计的热容，然后让萘在相同的恒 温氧弹量热计中完全燃烧，测得萘完全燃烧时的恒容燃烧热， 从而求出萘的恒压燃烧热。 关键词氧弹卡计燃烧热雷诺校正图萘标准物质法 序言 燃烧热是一摩尔的物质完全燃烧时所放出的热量。所谓完全燃烧，即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后，必须呈显本元素的最高化合价。燃烧热分为恒容燃烧热和恒压燃烧热，由于化学反应通常在恒压的条件下进行，故实际中恒压燃烧热比恒容燃烧热更具实用价值。然而在实验中，恒压的条件却比恒容的条件难于控制，故通常采用先测定恒容燃烧热，再根据热力学第一定律 Qp=Qv+△n(RT) 换算为恒压燃烧热。另外，直接测量热实际上是几乎不可能的，热量的传递往往表现为温度的改变，故实际中往往采用测量温差的办法来间接测量热。本实验氧弹卡计就是利用温差测出物质的恒容燃烧热。实验部分 （一）实验原理 由热力学第一定律，恒容过程的热效应Qv，即ΔU。恒压过
程的热效应Qp ，即ΔH 的相互关系为： Q P =Q V +?n(RT) （4-1） 或 ?H=?U+?n(RT) （4-2） 其中Δn 为反应前后气态物质的量之差；R 为气体常数；T 为反 应的绝对温度。 本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出萘 的恒压燃烧ΔH 。 在计算萘的恒压燃烧热时，应注意其数值的大小与实验的温度有 关，其关系式为 ????H T C P P ?? ???=r （4-3） 式中的ΔrCp 是反应前后的恒压热容之差，它是温度的函数。一 般说来，反应的热效应随温度的变化不是很大，在较小的温度范 围内，我们可以认为它是一常数。 热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改 变。而温度却很容易测量。如果有一种仪器，已知它每升高一度 所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反应，只要 观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们 便可求出物质的燃烧热。 在实验中我们所用的恒温氧弹量热计（恒温氧弹卡计）就是这样 一种仪器。为了测得恒容燃烧热，我们将反应置于一个恒容的氧 弹中，为了燃烧完全，在氧弹内充入20左右个大气压的纯氧。 本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容，即确定仪器的水当
实验二 燃烧热的测定 一、目的要求 1.用氧弹量热计测定萘的燃烧热。 2.了解氧弹量热计的原理、构造及使用方法。 二、实验原理 1摩尔物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。所谓完全氧化是指C 变为CO 2(气)，H 变为H 2O(液)，S 变为SO 2(气)，N 变为N 2(气)，如银等金属都变成为游离状态。 例如：在25℃、1.01325×105Pa 下苯甲酸的燃烧热为-3226.9kJ/mol ，反应方程式为： 1.01325105165222225C H COOH()+7O ()7CO H O Pa s g g l ??????→℃ ()+3（） 3226.9kJ/mol c m H O ?=- 对于有机化合物，通常利用燃烧热的基本数据求算反应热。燃烧热可在恒容或恒压条件下测定，由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功的情况下，恒容燃烧热V Q U =?，恒压燃烧热p Q H =?。在体积恒定的氧弹式量热计中测得的燃烧热为Q V ，而通常从手册上查得的数据为Q p ，这两者可按下列公式进行换算 ()p V Q Q RT n g =+? （2-1） 式中，Δn(g)——反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差； R ——气体常数； T ——反应温度，用绝对温度表示。 通常测定物质的燃烧热，是用氧弹量热计，测量的基本原理是能量守恒定律。一定量被测物质样品在氧弹中完全燃烧时，所释放的热
量使氧弹本身及其周围的介质和量热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T ?，就能计算出该样品的燃烧热。 ()V W W Q Q C W C M + =+样品 21总铁丝铁丝水水（T -T ） （2-2） 式中，W 样品，M ——分别为样品的质量和摩尔质量； Q V ——为样品的恒容燃烧热； W 铁丝,铁丝Q ——引燃用的铁丝的质量和单位质量的燃烧热 （-16.69kJ g Q =?铁丝）； C W 水水，——分别为水的比热容和水的质量； C 总——是量热计的总热容（氧弹、水桶每升高1K ，所需的总 热量）； 21T T -——即T ?，为样品燃烧前后水温的变化值。 若每次实验时水量相等，对同一台仪器C 总不变，则（C W C +总水水）可视为定值K ，称为量热计的水当量。 水当量K 的求法是：用已知燃烧热的物质（本实验用苯甲酸）放在量热计中燃烧，测其始末温度，求出T ?，便可据式2-2求出K 。 三、仪器和药品 1.仪器 SHR-15氧弹量热计1台；SWC-ⅡD 精密温度温差仪1台；压片机 1台；充氧器1台；氧气钢瓶1个。部分实验仪器如图2.1和图2.2所示。
实验一燃烧热的测定预习思考题答案 1、开机的顺序是什么？ 答案：打开电源---热量计数据处理仪—计算机。（关机则相反） 2、搅拌太慢或太快对实验结果有何影响？ .答案：搅拌的太慢，会使体系的温度不均匀，体系测出的温度不准，实验结果不准，搅拌的太快，会使体系与环境的热交换增多，也使实验结果不准。 3、萘的燃烧热测定是如何操作的？燃烧样品萘时，内筒水是否要更换和重新调温？ 答案：用台秤粗称萘0.7克,压模后用分析天平准确称量其重量。 在实验界面上，分别输入实验编号、实验内容（发热值）、测试公式（国标）、 试样重量、点火丝热值（80J），按开始实验键。其他同热容量的测定。内筒 水当然要更换和重新调温。 4、燃烧皿和氧弹每次使用后，应如何操作？ 答案：应清洗干净并檫干。 5、氧弹准备部分，引火丝和电极需注意什么？ 答案：引火丝与药片这间的距离要小于5mm或接触，但引火丝和电极不能碰到燃烧皿，以免引起短路，致使点火失败。 6、测定量热计热容量与测定萘的条件可以不一致吗？为什么？ 答案：不能，必须一致，否则测的量热计的热容量就不适用了，例两次取水的量都必须是2.6升，包括氧弹也必须用同一个，不能换。 7、量热计热容量的测定中，“氧弹充氧” 这步如何操作？ 答案：①卸下氧弹盖上的进出气螺栓及垫片，旋上导气管接头，并用板手拧紧； ②关闭（逆时针）氧气钢瓶的减压阀； ③打开（逆时针）氧气钢瓶总阀门，至指针指向10 Mpa左右； ④打开（顺时针）氧气钢瓶的减压阀；使指针指向2.5Mpa→充氧1min； ⑤关闭（逆时针）氧气钢瓶的减压阀； ⑥用板手旋松导气管接头，取出。垫上垫片，拧紧螺栓。 8、实验过程中有无热损耗，如何降低热损耗？ 答案：有热损耗，搅拌适中，让反应前内筒水的温度比外筒水低，且低的温度与反应后
燃烧热的测定 一、实验目的 ●使用氧弹式量热计测定固体有机物质（萘）的恒容燃烧热，并 由此求算其摩尔燃烧热。 ●了解氧弹式量热计的结构及各部分作用，掌握氧弹式量热计的 使用方法，熟悉贝克曼温度计的调节和使用方法 ●掌握恒容燃烧热和恒压燃烧热的差异和相互换算 二、实验原理 摩尔燃烧焓?c H m 恒容燃烧热Q V ?r H m = Q p ?r U m = Q V 对于单位燃烧反应，气相视为理想气体 ?c H m = Q V ＋∑νB RT＝Q V ＋△n(g)RT 氧弹中 放热(样品、点火丝)＝吸热(水、氧弹、量热计、温度计) 待测物质 QV－摩尔恒容燃烧热Mx－摩尔质量 ε－点火丝热值bx－所耗点火丝质量q－助燃棉线热值cx－所耗棉线质量 K－氧弹量热计常数?Tx－体系温度改变值
三、仪器及设备 标准物质：苯甲酸待测物质：萘 氧弹式量热计 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
四、实验步骤 1.量热计常数K的测定 (1) 苯甲酸约1.0g，压片，中部系一已知质量棉线，称取洁净坩埚放置样片前后质量W1和W2 (2)把盛有苯甲酸片的坩埚放于氧弹内的坩埚架上，连接好点火丝和助燃棉线 (3) 盖好氧弹，与减压阀相连，充气到弹内压力为1.2MPa为止 (4)把氧弹放入量热容器中，加入3000ml水 (5) 调节贝克曼温度计，水银球应在氧弹高度约1/2处 (6) 接好电路，计时开关指向“1分”，点火开关到向“振动”，开启电源。约10min后，若温度变化均匀，开始读取温度。读数前5s振动器自动振动，两次振动间隔1min，每次振动结束读数。 (7)在第10min读数后按下“点火”开关，同时将计时开关倒向“半分”，点火指示灯亮。加大点火电流使点火指示灯熄灭，样品燃烧。灯灭时读取温度。 (8)温度变化率降为0.05°C·min-1后，改为1min计时，在记录温度读数至少10min，关闭电源。先取出贝克曼温度计，再取氧弹，旋松放气口排除废气。 (9)称量剩余点火丝质量。清洗氧弹内部及坩埚。 实验步骤 2. 萘的恒容燃烧热的测定 取萘0.6g压片，重复上述步骤进行实验，记录燃烧过程中温度
燃烧热的测定 预习题： 1. 什么是燃烧热？其终极产物是什么？ 2. 实验测仪器常数采用什么样的办法？水当量是什么含义？ 3. 氧弹式热量计测燃烧热的简单原理？主要测量误差是什么？如何求Q p ？ 4. 为什么说高精度的燃烧热数据较之生成热数据更显得必要？ 一、实验目的 1．明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的相互关系。 2. 熟悉氧弹量热计的构造、工作原理及测量方法。 3．学会应用雷诺图解法校正温度改变值。 二、实验原理 燃烧热是指1摩尔物质在等温、等压下与氧气进行完全氧化时的焓变。“完全氧化”的意思是指化合物中的元素生成较稳定的氧化物，如碳被氧化成CO 2(气)，氢被氧化成H 2O(液)等。燃烧焓是热化学中重要的基本数据，因为许多有机化合物的标准摩尔生成焓都可通过盖斯定律由它的标准摩尔燃烧焓及二氧化碳和水的标准摩尔生成焓求得。通过燃烧焓的测定，还可以判断工业用燃料的质量等。 在非体积功为 零的情况下，物质的燃烧焓以物质燃烧时的热效应(燃烧热)来表示：即△C H m =Q P ，m ，因此，测定物质的燃烧焓实际就是测定物质在等温、等压下的燃烧热。 量热法是热力学实验的一个基本方法。测定燃烧热可以在等容条件下，亦可以在等压条件下进行。等压燃烧热（Q P ）与等容燃烧热（Q V ）之间的关系为： RT V n Q Q g g V p ∑??+=ξ （2-1）
式中∑νg 为气体物质化学计量数的代数和；Δξ为反应进度增量，Q P 或Q V 为反应物质的量为Δξ时的反应热，Δn(g)为该反应前后气体物质的物质的量变化，T 为反应的绝对温度。 测量原理是能量守恒定律，样品完全燃烧放出的能量使量热计本身及周围介质温度升高，测量出介质燃烧前后温度的变化，就可以求算该样品的恒容燃烧热。 其关系如下： T C Q V V ?-= （2-2） 式中负号是指系统放出热量，放热时系统内能降低，C V 、T 均为正值。 系统除样品燃烧放出热量引起系统温度升高以外，其他因素：燃烧丝的燃烧，氧弹内N 2和O 2化合并溶于水中形成硝酸等都会引起系统温度变化，因此在计算水当量及发热量时，这些因素必须进行校正，校正值如下： (1) 燃烧丝的校正：Cu-Ni 合金丝：-3.138J·cm -1 (2) 酸形成的校正：(本实验此因素忽略) 校正后的关系式为：Q V -W-3.138L= -K △T （2-3） Q V ：样品恒容燃烧热（J·g -1） W ：样品的质量（g ） L ：燃烧丝的长度（cm ） K ：量热计的水当量 量热计的水当量K 一般用纯净苯甲酸的燃烧热来标定，苯甲酸的燃烧热Q V =-26460 J·g -1 为了保证样品燃烧完全，氧弹中必须充足高压氧气。因此要求氧弹密封、耐高压、耐腐蚀。同时，粉末样品必须压成片状，以免冲气时冲散样品使燃烧不完全，而引起实验误差，完全燃烧是实验成功的第一步，第二步还必须使燃烧后放出的的热量不散失，不与周围环境发生热交换，全部传递给量热计本身和其中的盛水，使量热计和水的温度升高，为了减少量热计与环境的热交换，量热计放在一恒温的套壳中，故称环境恒温或外壳恒温量热计。量热计须高度抛光，也是为了减少热辐射，量热计和套壳中间有一层挡屏，以减少空气的对流。虽然如此，热漏还是无法避免，因此燃烧前后温度变化的测量值必须经过雷诺作图法校正。其校正方法如下： 称适量待测物质，使燃烧后水温升高1.5-2.0℃，预先调节水温低于环境温度0.5-1.0℃，然后将燃烧前后历次观察的水温对时间作图，连成FHID 折线，见图10-3， J 温度 J 温度 时间 图10-3 图10-4 图中H 相当于开始燃烧之点，D 为观察到的最高温度读数点，作一平行线JI 交折线于I ，过I 点作垂线ab ，然后将FH 线和GD 线外延交ab 于A 、C 两点。A 点与C 点所表示的温度差即为欲求温度的升高△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而造成量热计温度的升高，必须扣除。CC′为温度由室温升高到最高点D 这一段时间△t 2内量热计向环境辐射出能量而造成量热计温度的降低，因此需要添加上。由此可见，AC 两点的温度差较客观地表示了由于样品燃烧促使温度计升高的数值，有时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进能量使的燃烧后的最高点不出现，这种情况下△T 仍然可以按照同法校正，见图10-4。
燃烧热实验报告 一、实验目的 1、明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。 2、掌握量热技术的基本原理，学会测定奈的燃烧热。 3、了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握氧弹量热计的实验技术。 4、学会雷诺图解法校正温度改变值。 二、实验原理 燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。在恒容条件下测得的燃烧 热称为恒容燃烧热（Q v,m ），恒容燃烧热这个过程的内能变化（Δ r U m ）。在恒压条 件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热（Q p,m ），恒压燃烧热等于这个过程的热焓变化 （Δ r H m ）。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，则有下列 关系式： c H m = Q p,m ＝Q v,m ＋ΔnRT （1） 本实验采用氧弹式量热计测量萘的燃烧热。测量的基本原理是将一定量待测物质样品在氧弹中完全燃烧，燃烧时放出的热量使卡计本身及氧弹周围介质（本实验用水）的温度升高。 氧弹是一个特制的不锈钢容器。为了保证化妆品在若完全燃烧，氧弹中应充以高压氧气（或者其他氧化剂），还必须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给量热计本身和其中盛放的水，而几乎不与周围环境发生热交换。 但是，热量的散失仍然无法完全避免，这可以是同于环境向量热计辐射进热量而使其温度升高，也可以是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计的温度降低。因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过雷诺矫正作图法进行校正。 放出热(样品+点火丝)＝吸收热 (水、氧弹、量热计、温度计) 量热原理—能量守恒定律 在盛有定水的容器中，样品物质的量为n摩尔，放入密闭氧弹充氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器各部件，引起温度上升。设系统（包括内水桶，氧弹本身、测温器件、搅拌器和水）的总热容为C（通常称为仪器的水当量，
实验二、燃烧热的测定 专业：11化学姓名：赖煊荣座号：32 同组人：陈见晓时间：2013.10. 15 Ⅰ、目的要求 1．用氧弹热量计测定萘的燃烧热。 2．明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别。 3．了解热量计中主要部分的作用，掌握氧弹热量计的实验技术。 4．学会雷诺图解法校正温度改变值。 Ⅱ、基本原理 一、燃烧与量热 根据热化学的定义，1mol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。 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Q v和恒压燃烧热Q p。由热力学第一定律可知，Q v等于体系内能变化ΔU；Q p等于其焓变ΔH。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： ΔH =ΔU + Δ(pV) Q p = Q v + Δn RT ——（1） 式中，Δn为反应前后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。 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。氧弹热量计的装置如图右。 二、氧弹热量计 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得氧弹本身及其周围的介质和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： -W样/M 〃Q v– l〃Q l =(W水c水+C计) ΔT ——（2） 式中，W样和M分别为样品的质量和摩尔质量；Q v为样品的恒容燃烧热；l和Ql是引燃用金属丝的长度和单位长度燃烧热，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；ΔT为样品燃烧前后水温的变化值。 三、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。得一曲线如下左图。图中H点意味着燃烧开始，热传入介质；D点为观察到的最高温度值；从相当于室温的J点作水平线交曲线于I，过I点作垂线，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ΔT。图中AA′为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间Δt1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Δt2 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。 本实验采用贝克曼温度 计来测量温度差。 Ⅲ、仪器、试剂 XRY-1A型数显氧弹式热量计（已包含贝克曼温度计、秒表、放大镜等）1套、氧气钢瓶1只、氧气减压阀1只、压片机1台、电子天平1台、万用电表1台、量杯(1000ml)1只、量筒（10ml）1个、塑料桶1个、直尺1把、剪刀1把、温度计（100℃）1支、引燃专用金属丝、苯甲酸（分析纯）、萘（分析纯）Ⅳ、实验步骤 1．测定热量计的水当量 （1）样品制作用电子天平称取大约1g苯甲酸（切勿超过1.1g），在压片机上压成圆片。样片压得太紧，
华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业年级、班级 课程名称物理化学实验实验项目燃烧焓的测定 实验类型□验证□设计□综合试验时间2019 年 4 月23 日 实验指导老师实验评分 一、实验目的 （1）明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧烧热的差别与联系。（2）掌握量热技术基本原理，测定萘的燃烧热。 （3）了解氧弹卡计的基本原理，掌握氧弹卡计的基本实验技术。 （4）利用雷诺校正法对温度进行校正。 二、实验原理 2.1基本概念 物质的标准摩尔燃烧焓是指1mol物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量。若在恒容条件下测得的1mol物质的燃烧热称为恒容摩尔燃烧热Q V ，m 数值上等于这个燃烧反应过程的热力学能变Δr U m；恒压条件下测得的1mol物质的燃 烧热成为恒压摩尔燃烧热Q p ，m ，数值上等于这个燃烧反应过程的摩尔焓变Δr H m。化学反应的热效应通常用恒压热效应Δr H m来表示。若参加燃烧反应的是标准压力下的1mol物质，则恒压热效应即为该有机物的标准摩尔燃烧热。 把燃烧反应中涉及的气体看做是理想气体，遵循以下关系式： Q p，m=Q V，m+（ΣV B）RT ① ΣV B 为生成物中气体物质的计量系数减去反应物中气体物质的计量系数；R 为气体常数；T为反应的绝对温度；Q p ，m 、Q V ，m 的量纲为J/mol。 2.2氧弹量热计 本实验采用外槽恒温式量热计为高度抛光刚性容器，耐高压，密封性好。量热计的内筒，包括其内部的水、氧弹及其搅拌棒等近似构成一个绝热体系。为了尽可能将热量全部传递给体系，而不与内筒以外的部分发生热交换，量热计在设计上采取了一系列措施。为了减少热传导，在量热计外面设置一个套壳。内筒与外筒空气层绝热，并且设置了挡板以减少空气对流。量热计壁高度抛光，以减少热辐射。为了保证样品在氧弹内燃烧完全，必须往氧弹中充入高压氧气，这就要求要把粉末状样品压成片状，以免充气时或燃烧时冲散样品。 2.3量热反应测量的基本原理 量热反应测量的基本原理是能量守恒定律。热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。在盛有定量水的容器中，样品的物质的量为nmol，放入密闭氢弹，充氧，使样品完全燃烧，放出的热量
物化实验报告燃烧热的 测定苯甲酸萘 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
华南师范大学实验报告课程名称物理化学实验实验项目燃烧热的测定 【实验目的】 ①明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。 ②掌握量热技术的基本原理，学会测定奈的燃烧热。 ③了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握氧弹量热计的实验技术。 ④学会雷诺图解法校正温度改变值。 【实验原理】 燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热（O v），恒容燃烧热这个过程的内能变化（ΔU）。在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热（Q p），恒压燃烧热等于这个过程的热焓变化（ΔH）。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，则有下列关系式： c H m = Q p＝Q v ＋Δn RT（1） 本实验采用氧弹式量热计测量蔗糖的燃烧热。测量的基本原理是将一定量待测物质样品在氧弹中完全燃烧，燃烧时放出的热量使卡计本身及氧弹周围介质（本实验用水）的温度升高。 氧弹是一个特制的不锈钢容器（如图）为了保证化妆品在若完全燃烧，氧弹中应充以高压氧气（或者其他氧化剂），还必须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给量热计本身和其中盛放的水，而几乎不与周围环境发生热交换。 但是，热量的散失仍然无法完全避免，这可以是同于环境向量热计辐射进热量而使其温度升高，也可以是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计的温度降低。因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过作图法进行校正。
放出热(样品+点火丝)＝吸收热 (水、氧弹、量热计、温度计) 量热原理—能量守恒定律 在盛有定水的容器中，样品物质的量为n 摩尔，放入密闭氧弹充氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器各部件，引起温度上升。设系统（包括内水桶，氧弹本身、测温器件、搅拌器和水）的总热容为C （通常称为仪器的水当量，即量热计及水每升高1K 所需吸收的热量），假设系统与环境之间没有热交换，燃烧前、后的温度分别为T 1、T 2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为: n T T C Q m V ) (12,-- = （2） 式中，Qvm 为样品的恒容摩尔燃烧热(J·mol -1)；n 为样品的摩尔数（mol)；C 为仪器的总热容(J·K -1或J / oC)。上述公式是最理想、最简单的情况。 图 1 氧弹量热计构造示意图图 2 氧弹构造示意图 1、氧弹 1－厚壁圆筒；2－弹盖 2、内水桶（量热容器） 3－螺帽； 4－进气孔 3、电极 4、温度计 5－排气孔；6－电极 5、搅拌器 6、恒温外套 8－电极（也是进气管） 但是，由于（1）：氧弹量热计不可能完全绝热，热漏在所难免。因此，燃烧前后温度的变化不能直接用测到的燃烧前后的温度差来计算，必须经过合理的雷诺校正才能得到准确的温差变化。（2）多数物质不能自燃，如本实验所用萘，必须借助电流引燃点火丝，再引起萘的燃烧，因此，等式（2）左边必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去就如等式（3）： ΔT 点火丝,C Q m nQ m V =--点火丝 （3） 式中：m 点火丝为点火丝的质量，Q 点火丝为点火丝的燃烧热，为-6694.4 J / g ，?T 为校正后的温度升高值。
实验四 燃烧热（焓）的测定 【实验目的】 1. 通过萘的燃烧热测定，了解氧弹量热计各主要部件的作用，掌握燃烧热的测定技术。 2. 明确燃烧焓的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。 3. 学会雷诺图解法，校正温度改变值 【实验原理】 燃烧焓是指1mol 物质在等温、等压下与氧进行完全氧化反应时的焓变。“完全氧化”的意思是化合物中的元素生成较高级的稳定氧化物，如碳被氧化成CO 2(气)，氢被氧化成H 2O(液)，硫被氧化成SO 2(气)等。燃烧焓是热化学中重要的基本数据，因为许多有机化合物的标准摩尔生成焓都可通过盖斯定律由它的标准摩尔燃烧焓及二氧化碳和水的标准摩尔生成焓求得。通过燃烧焓的测定，还可以判断工业用燃料的质量等。 由上述燃烧焓的定义可知，在非体积功为零的情况下，物质的燃烧焓常以物质燃烧时的热效应(燃烧热)来表示，即p Q H =?因此，测定物质的燃烧焓实际就是测定物质在等温、等压下的燃烧热。 量热法是热力学实验的一个基本方法。测定燃烧热可以在等容条件下，亦可以在等压条件下进行。等压燃烧热(Q P )与等容燃烧热(Q V )之间的关系为： nRT Q Q V P ?+= 式中，△n 为产物与反应物中气体物质的量之差，R 为气体常数，T 为反应的绝对温度。 例如：对萘： )(4)(10)(12)(222810l O H g CO g O s H C +→+ RT Q RT Q RT Q Q m V m V B g B m V m P 2)1210(,,)(,,-=-+=+=∑ν 2. 测量 氧弹量热计是一种环境恒温式的量热计 。 氧弹量热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得氧弹本身及其周围的介质（本实验中为水）以及和量热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。 V r m Q W T Q m M =?-点火丝点火丝卡 W 卡称为量热计的水当量，即除水之外，量热计升高1℃所需的热量；?T 为样品燃烧前后水温的变化值。量热计和周围环境之间的热交换是无法完全避免的，它对温差测量值的影响可用雷诺温