萘的燃烧热的测定
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萘的燃烧热实验报告萘的燃烧热实验报告引言:燃烧热是指在恒定压力下,单位摩尔物质完全燃烧所释放的热量。
燃烧热实验可以通过测量物质燃烧前后温度的变化,计算出燃烧热的大小。
本实验旨在通过燃烧萘的实验,测量其燃烧热,并探讨其燃烧过程中的能量变化。
实验方法:1. 实验器材准备:实验室提供的萘、烧杯、燃烧器、温度计等。
2. 实验操作:首先,将燃烧器点燃,使其火焰稳定;然后,将约0.5克的萘置于烧杯中;接下来,将燃烧器的火焰对准烧杯底部,将萘点燃;同时,用温度计测量烧杯内温度的变化,并记录下来。
3. 实验数据处理:根据温度变化曲线,计算出燃烧萘所释放的热量。
实验结果与讨论:通过实验测得的温度变化曲线,我们可以计算出燃烧萘所释放的热量。
根据燃烧热的定义,我们可以使用以下公式计算燃烧热:燃烧热 = (质量变化× 燃烧热容) / 反应物的摩尔数其中,质量变化是指燃烧前后物质质量的差值,燃烧热容是指单位质量物质升高1摄氏度所需要的热量,反应物的摩尔数是指反应物的摩尔数。
通过实验数据的处理,我们可以得到萘的燃烧热为XXX千焦耳/摩尔。
这个数值表明,单位摩尔的萘在完全燃烧时会释放出XXX千焦耳的热量。
燃烧萘的过程中,能量从化学键中释放出来,转化为热能,使周围的温度升高。
这是因为燃烧是一种放热反应,它会释放出能量。
萘的燃烧过程可以看作是以下反应:2C10H8 + 17O2 -> 20CO2 + 8H2O通过这个反应式,我们可以看到,萘的燃烧产物为二氧化碳和水。
这也说明了为什么燃烧萘会产生大量的热量,因为二氧化碳和水的生成是放热的。
在实验过程中,我们还可以观察到燃烧萘时的火焰颜色和火焰的形状。
燃烧萘时,火焰呈现出明亮的黄色,并且形状较高且较窄。
这是因为萘的燃烧需要较高的温度,所以火焰较高;而黄色的火焰则是由于萘的燃烧产生的碳颗粒在高温下发光。
结论:通过本实验,我们成功地测量了萘的燃烧热,并计算出其数值为XXX千焦耳/摩尔。
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)(2)式中,∆n (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; 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 丝,Q 丝---引燃用的金属丝的质量和单位质量的燃烧热; C 水,W 水---分别为水的比热容和水的质量;C 总---是量热计的总比热容(氧弹、水桶每升高1K 所需的总热量); T 2-T 1---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 水W 水+ C 总)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。
2.药品:铁丝;苯甲酸(标准物质);萘(AR)四、实验步骤1.萘的燃烧热测定(1)称量:用分析天平准确称量燃烧丝质量,借助镊子将铁丝的中间部分绕成圈。
(2)压片:将已准确称量的铁丝穿在压片机钢模的底板内,然后将钢模装进模子里。
用台秤称取大约0.6g萘,从上面倒入称好的萘样品,在压片机上压成圆片。
再用分析天平精确称量。
(3)装氧弹:将样品萘放入坩锅内。
然后将燃烧丝两端分别固定在弹头中的两根电极上。
一、实验名称:燃烧热的测定二、实验目的1、明确燃烧焓的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。
2、通过测定萘的燃烧热,掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
3、掌握氧弹量热计的原理、构造及使用方法。
4、了解、掌握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。
5、学会雷诺图解法校正温度改变值。
三、实验原理在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热(Q v), 其值等于这个过程的内能变化(ΔU)Q v = – MC VΔT/m在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Q p),其值等于这个过程的热焓变化(ΔH)Q p= Q + ΔnRT在略去体系与环境的热交换的前提下,体系的热平衡关系为Q v = – M[(WC水+ C体系)ΔT – Q a L a– Q b L b]/m令 k = WC水+ C体系,则Q v = –M( kΔT – Q a L a– Q b L b)/M其中:M为燃烧物质的摩尔质量;m为燃烧物质的质量;Qv 为物质的定容燃烧热;ΔT为燃烧反应前后体系的真实差;W为水的质量;C为水的比热容;C体系为量热计的水氧弹,水桶,贝克曼温度计,搅拌器的热容;Q a、Q b分别为燃烧丝,棉线容;L a,L b分别为燃烧丝,棉线的长度。
在已知苯甲酸燃烧热值的情况下,我们通过实验可测出k的大小,用同样的方法我们就可以测出萘的燃烧热值Q v。
仪器热容的求法是用已知燃烧焓的物质(如本实验用苯甲酸),放在量热计中燃烧,测其始、末温度,经雷诺校正后,按上式即可求出C。
雷诺校正:消除体系与环境间存在热交换造成的对体系温度变化的影响。
方法:将燃烧前后历次观察的温度对时间作图,联成FHDG线如图4-1或者图4-2。
图中H相当于开始燃烧之点,D点为观察到最高温度读数点,将H所对应的温度T1,D所对应的温度T2,计算其平均温度,过T点作横坐标的平行线,交FHDG线于一点,过该点作横坐标的垂线a,然后将FH线和GD线外延交a线于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。
实验四报告萘的燃烧热 doc
萘在室温下是液态的,具有好的挥发性,具有类似活性烃的含量。
在一定的温度和压
力下,它具有很高的燃烧热,是有机物中的热容量最高的物质之一。
萘的燃烧是由热能转
化形成的化学反应,当它在氧气的存在下,在高温下被照射出来后,便发生了燃烧反应,
产生了大量的热量。
火焰是燃烧过程中释放最多热量的组成部分,燃烧通常以火焰形式出现。
然而,根据
不同的温度条件,萘的燃烧行为会有所不同。
萘的燃烧热被分为三个不同的阶段:低温焚化,中温焚化,高温焚化。
低温焚化是指萘以低温状态下燃烧,放出几乎没有火焰的可见光线。
此时,因为温度低,萘微分子无法气化,燃烧阶段也将只到达气化阶段而不会达到高温阶段,往往产生气
体等无火焰特性的分解物。
中温焚化是指萘以中温状态下燃烧,本阶段温度可稳定在800℃–1200℃之间,,是
燃烧器的最常见使用温度,可发出明亮的有色火焰。
由于温度更高,萘的分子经历气化反
应才有机会完全燃烧,燃烧器给出的热量能高达2400 -6800 kJ/mol。
高温焚化是指萘以超高温状态下(3000000–3500000℃)燃烧,其燃烧行为发生的温
度状态已经可达到了燃烧器给出的最高热量,最常见的是大火苗本身发出的蓝光,是发热
最多的一种状态,燃烧器给出的热量能达到8000-9900 kJ/mol。
在以上三种不同温度条件下,萘的燃烧热是不同的,在实验室中将会积累大量的热量,所以当实验活动时,有必要采取合理的安全措施,以保护实验者以及实验环境。
奈的燃烧热测定一、实验目的及要求1.通过测定萘的燃烧热,掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
2.掌握氧弹式量热计的原理、构造及其使用方法。
二、实验原理燃烧热是指lmol物质完全燃烧时的热效应,是热化学中重要的基本数据。
所谓“完全燃烧”,是指有机物质中的碳燃烧生成气体二氧化碳、氢燃烧生成液态水等。
例如:萘的完全燃烧方程式为:C10H8(s) + 12O2(g) = 10CO2(g) + 4H2O(l)测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器,在热化学、生物化学以及某些工业部门中广泛应用。
燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。
由热力学第一定律可知,在不做非膨胀功情况下,恒容反应热Q v=△U,恒压反应热Q p=△H。
在氧弹式量热计中所测燃烧热为Q v,而一般热化学计算用的值为Q p,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) (1)Q p=Q v+(△n)R T(2)式中,△n为反应前后生成物与反应物中气体的摩尔数之差;R为摩尔气体常数;T为反应温度(K)。
为了使被测物质能迅速而完全的燃烧,就需要有强有力的氧化剂。
在实验中经常使用压力为1.5~2MPa的氧气作为氧化剂。
在盛有定量水的容器中,放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹,然后使样品完全燃烧,放出的热量通过氧弹传给水及仪器,引起温度升高。
氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律。
测量介质在燃烧前后温度的变化值,则可得到该样品的恒容摩尔燃烧热:Q v=W·(T终-T始)/m(3)式中,m为样品的质量;W为样品燃烧放热使水及仪器每升高1℃所需的热量,称为水当量。
一般来说,对不同样品,只要每次的水量相同,水当量就是定值。
在实际测量中,燃烧丝的燃烧放热等因素都要考虑。
三、仪器试剂1.仪器与耗材量热用仪器:氧弹式量热计、温度传感器、氧弹、氧弹座架、铜坩埚、放气阀、吸水毛巾充氧用仪器:氧气钢瓶(40L)、氧气减压阀、充氧器压片用仪器:压片机、小毛刷、压片垫块(Ф9×6mm)称量用仪器:电子天平(0.01g)、电子天平(0.0001g)、角匙、镊子、称量纸内筒加水调温用仪器:1000mL容量瓶、1000m L烧杯、洗瓶、10mL量筒、胶头滴管、玻璃棒、2个塑料水桶,温度计(0.1℃)公用设备:温度计(0~50℃,分度0.1℃),卷筒纸、棉线、剪刀数据导出仪器:笔记本电脑、打印机、多功能控制箱2.试剂萘(AR)、高纯氧气(99.995%)、镍铬丝(Φ0.1mm,将其切成长度约90毫米的线段)、冰块或热水四、操作方法与结果热量计的热容量就是与其量热体系具有相同热容量的水的重量(以克计)。
燃烧热(焓)的测定【实验目的】1.用恒温式热量计测定萘的燃烧焓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3.了解恒温式热量计中主要部分的作用,掌握恒温式热量计的实验技术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CO2(气),氢被氧化成H2O (液),硫被氧化成SO(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ΔC 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:Q P=Q V+Δm(g)=Δξ∑v B(g)RT (2—1)或Q p·m=Q v·m+∑v B(g)RT式中,Q p·m或Q v·m均指摩尔反应热,∑v B(g)为气体物质化学计算数的代数和;Δξ为反应进度增量,Q p或Q v则为反应物质的量为Δξ时的反应热,Δm(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。
测量其原理是能量守恒定律,样品完全燃烧放出的能量使热量计本身及其周围介质(本实验用水)温度升高,测量了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:Q v=-C vΔT (2-2)上式中负号是指系统放出热量,放热时系统的内能降低,而C v和ΔT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N2和O2化合并溶于水中形成硝酸等都会引起系统温度的变化,因此在计算水当量及发热量时,这引起因素都必须进行校正,其校正值如下:(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)。
燃烧热的测定_苯甲酸_萘(实验处理) 燃烧热的测定是化学热力学中的一项重要实验,它有助于我们了解物质燃烧时的热效应。
在燃烧热的测定实验中,通常会使用苯甲酸和萘作为实验样品。
下面将详细介绍燃烧热的测定实验中苯甲酸和萘的处理过程。
一、实验原理燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。
通过测定燃烧热,可以了解物质燃烧时的热效应以及能量的变化。
在燃烧热的测定实验中,通常会选择具有代表性的物质,如苯甲酸和萘。
二、实验步骤1.准备实验器材:保温杯、量热计、热水浴、电子天平、烧杯、热量计、磁力搅拌器、苯甲酸、萘。
2.样品处理:将苯甲酸和萘分别放入电子天平上称重,记录下它们的重量。
然后将其放入烧杯中,加入适量的氧气,点燃物质并开始计时。
3.热量测量:在燃烧过程中,通过热量计来测量并记录下产生的热量。
同时,需要保持磁力搅拌器的正常运行,以保持体系的温度稳定。
4.数据记录:在燃烧结束后,记录下体系温度、热量计的读数以及物质的质量损失情况。
这些数据将用于计算燃烧热。
5.数据处理:根据测量结果和已知的热力学数据,利用计算机软件或手动计算出燃烧热。
比较不同物质燃烧热的差异,可以了解它们燃烧过程中的能量变化规律。
三、实验结果与讨论1.结果:实验中测得的苯甲酸和萘的燃烧热数据如下表所示:中,萘释放的能量略高于苯甲酸。
这可能与萘分子中具有更高的碳氢键能有关,导致其燃烧时需要更多的能量。
此外,实验结果也表明,这两种物质的燃烧热均存在一定的误差。
这可能是由于实验操作过程中存在的误差以及热量计灵敏度的限制所导致的。
因此,在进行燃烧热测定时,需要采取多种措施来减小误差,提高实验的准确性。
四、结论通过燃烧热的测定实验,我们了解了苯甲酸和萘在燃烧过程中的热效应。
实验结果表明,萘的燃烧热略高于苯甲酸,这可能与萘分子中具有更高的碳氢键能有关。
此外,实验结果也表明,燃烧热的测定存在一定的误差,需要采取多种措施来减小误差,提高实验的准确性。
苯甲酸和萘燃烧热的测定实验报告一、实验目的1、用氧弹量热计测定苯甲酸和萘的燃烧热。
2、了解氧弹量热计的原理、构造及使用方法。
3、掌握恒温式热量计中有关热容量和测量体系温度变化的操作技术。
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(Qv),恒容燃烧热等于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(Qp),恒压燃烧热等于这个过程的焓变(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,则存在以下关系式:Qp = Qv +ΔnRT式中,Δn 为反应前后气体物质的量之差;R 为摩尔气体常数;T 为反应的绝对温度。
本实验采用氧弹量热计测量物质的燃烧热。
氧弹是一个封闭的容器,内部充有氧气。
将一定量的待测物质放入氧弹中,使其在氧气中完全燃烧。
燃烧放出的热量使量热计及周围介质温度升高。
通过测量介质在燃烧前后温度的变化值,就可以计算出物质的燃烧热。
量热计的热容量 C 是指量热计本身每升高 1℃所吸收的热量。
测量热容量 C 后,再测量样品燃烧使量热计温度升高的数值,就可以计算出样品的燃烧热。
三、实验仪器与试剂1、仪器氧弹量热计压片机贝克曼温度计电子天平引燃专用丝2、试剂苯甲酸(分析纯)萘(分析纯)氧气(钢瓶)四、实验步骤1、量热计热容量的测定准确称取苯甲酸约 10g 左右,用压片机压成片状。
用电子天平准确称取引燃丝的质量。
将引燃丝固定在苯甲酸片上,放入氧弹中。
向氧弹中充入约 2MPa 的氧气,放置一段时间,以检查氧弹是否漏气。
将氧弹放入量热计的内筒中,加入适量的水,使氧弹浸没在水中。
安装好贝克曼温度计,调节搅拌器的速度,使水温均匀。
点火,记录贝克曼温度计的读数,每隔 30 秒记录一次,直至温度不再升高,继续记录 10 分钟左右。
2、萘燃烧热的测定称取约 06g 左右的萘,重复上述步骤进行实验。
五、实验数据处理1、温度校正绘制温度时间曲线,根据雷诺校正法对温度进行校正,以消除热散失的影响。
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 ofNaphthaleneLi 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. “RenaultGraphing Method” is used in this experiment to simulate a perfectinsulator-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 。
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26480J ²g-1。
实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除铁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。
铁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周围的介质(本实验为3000mL 水)等所吸收,得到温度的变化为ΔT ,所以氧弹卡计的热容为C 卡==++Q T m Q l V T V ∆∆29598.. (4-4)式中m 为苯甲酸的质量(准确到1³10-5g );l 为燃烧掉的铁丝的长度(cm );2.9为每厘米铁丝燃烧放出的热量单位(J ²cm-1);V 为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的0.1mol ²dm -3的NaOH 溶液的体积;5.98为消耗1mL0.lmol ²dm-3的NaOH 所相当的热量(单位为J )。
由于此项结果对Qv 影响甚微,所以常省去不做。
确定了仪器(含3000mL 水)热容,便可根据公式(4-4)求出欲测物质的恒容燃烧热Qv ,即()M ×/l *2.9-ΔT 待测物质的质量卡m C Q V = (4-5) 然后根据公式(4-1)求得该物质的恒压燃烧热Qp ,即ΔH 。
(二) 用雷诺作图法校正ΔT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。
而用雷诺做图法进行温度校正,能较好地解决这一问题。
图4-1绝热较差时的雷诺校正图图4-2绝热良好的雷诺校正图将燃烧前后所观察到的水温对时间做图,可连成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。
在温度为室温处做平行于时间轴的JI线。
它交折线FHIDG于I点,过I点做垂直于时间轴的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△t1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。
CC′为温度由室温升高到最高点D这一段时间△t2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。
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。
必须注意,应用这种做图法进行校正时,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°C~3°C),否则会引入大的误差。
(二)实验仪器及药品HR-15B型氧弹式量热计1套南京大学应用物理研究所BH-HS型燃烧热数据采集接口装置1台南京大学应用物理研究所压片机1台氧气钢瓶(需大于80kg压力)万用表1个容量瓶(1000mL 1只,2000mL1只)苯甲酸(分析纯)萘(分析纯)点火用Cu-Ni合金丝若干(三)实验步骤①测量铜-镍合金丝长度(或称重)—→②样品装模压片—→③称重—→④用万用表测量空氧弹中两个电极的导通情况(应该为开路)—→⑤安装氧弹—→⑥用万用表测量氧弹两极导通情况(应该为短路)—→⑦充氧—→⑧用万用表测量氧弹两极导通情况(应该为短路)—→⑨将氧弹放入内桶C中—→⑩在内桶C 中加入3000ml自来水—→⑾接上电极导线、搅拌用的弹簧,盖上盖板—→开动搅拌—→⑿将温差计探头放入外套水浴中,数字显示稳定后按“置零”按钮使读数显示为“0.000”,然后取出再从盖板孔插入到内桶C的水中(在氧弹与桶之间)—→⒀用电吹风加热或等体积换冰水等方法调节温差仪的数字显示为~“-0.850” —→⒁等待,当温差计显示数字大约为“-0.800”时开始记录温差数据,启动计算机中“桌面”上用于进行“燃烧热测定”的应用程序“温差仪.exe ”,安照MS-DOS 的要求输入含有八个字符的文件名(例如:wang-nai.dat 或wang-ben.dat )。
根据计算机屏幕上的提示操作后计算机会自动采集实验数据,—→⒂当温差计显示数字大约为“-0.750”时,立刻点火,继续采集数据大约20分钟—→⒃然后安下【ESC 】键,结束该样品的数据采集—→⒄卸开装置,打开氧弹检查样品是否完全燃烧,测量残余在两个电极上的铜-镍合金丝长度(或称重)—→⒅用Origin软件打开该数据文件,进行数据处理后得到所需要的数据。
结果与讨论:1. 实验结果仪器比热为C 卡= 42.161.6*9.210*26.46*0.80723+=15054.70±225.82J ²K -1萘的燃烧热为ΔH c (290.10K )=5123.64±110.46kJ ²mol -1文献值θm c H ∆(298.15K)= 5153.81k -⋅mol J在实验温度范围内假设其不随温度的变化而改变。
所以绝对误差为|θm c H ∆-ΔH C |=|5123.6-5153.8|=30.21k -⋅molJ 因为 30.21k -⋅mol J <110.46kJ ²mol -1=ΔQp 所以实验所得到的萘的燃烧热在误差允许的范围内。
(详细计算过程请参见附件)2.讨论①实验中压好片后应先抖动一下再称量,防止在后续操作中片上的粉粒落下,导致实际燃烧样品减少;②萘为易挥发性物质,压片称量后应该迅速放入氧弹中,以免因挥发而损失过多的质量,给实验带来误差,使实验结果偏大;③在充氧气时一定要充足够的时间,以免氧气不足而导致燃烧不完全。
同时也应注意实验安全,开阀门及调压时,人不要站在钢瓶出气口处,头不要在瓶头之上,而应在瓶之侧面,以保人身安全;④燃烧后可以看到氧弹内部有少量的液体,同时还有一些黑色的金属小球,它是Cu-Ni合金的氧化物,它的出现为实验带来了误差:若是不称量其质量,即称得的剩余质量偏小,金属丝完全燃烧反应的长度偏大,导致最终的结果偏大;反之,若是计算了它的质量,则使得剩余质量偏大,导致最终的结果偏小,而且它引起的误差会更大,可能会使完全燃烧后金属丝的质量反而大于燃烧前金属丝的质量,所以在实验中选择不计算燃烧后残余氧化金属球的质量。
⑤从附录中的雷诺校正图中可以看出,实验中体系从外部吸热与放热并不能相抵消,说明体系未达到所预期的近似绝热状态。
由图中可以看出体系向环境的放热量要大于环境对体系的传热量(看雷诺校正图中JI上部和下部的面积),所以总的来说计算出来的萘的燃烧热还应该加上多放出去的热量损失,导致最后的结果偏小,而未能达到理想绝热过程也是导致最终误差的主要因素。
⑥由实验结果可以看出来,恒压燃烧热与恒容燃烧热之间并不相等,所以萘的燃烧热与反应进行的条件有关,猜想可能与反应时的压强,温度以及氧气的量有关,但还需进一步的实验来验证。
⑦实验结果与文献值接近,此次实验比较成功。
3.结论热是一种很难测定的物理量,它是温度的函数,实验中我们可以根据温度随时间的变化来测定某一反应的反应热。
本实验中利用苯甲酸作为标准物质利用氧弹卡计测量萘燃烧反应放出的热量,得到ΔH c(K)=-KJ²mol-1,与文献值对比,在误差允许的范围内,其中要想得到更准确的结果,除了其他的实验操作如称量,压片等,怎样得到一个理想或是接近理想的绝热体系是首要解决的问题。
而且从萘的恒温和恒容燃烧热的差异我们可以推想实验条件对于反应的热效应有一定得影响。
参考资料:①《物理化学上册》南京大学物理化学教研室傅献彩,沈文霞,姚天扬编2011年5月②物理化学电子讲义中国科学技术大学刘光明2012年③百度百科Abstract In this experiment, we aim to determine the combustion heat of naphthalene. We used benzyl acid as standard substance, combusted it entirely in theOxgeon Tank Calorie Meter of Constant Temperature, figure out the The specific heat permits of the Oxgeon Tank Calorie Meter of Constant Temperature.Mensurate naphthalin's combustion enthalpy of constant volume when napthalin combusted , figure out napthalin's combustion enthalpy of constant intensity of pressure with the result of the former step, combusted napthalin in the same Oxgeon Tank Calorie Meter of Constant Temperature entirely, then we can mensurate napthalin's combustion enthalpy of constant.附件:(原始数据处理)1.萘的燃烧热的测定1) 氧弹的热容量的测定点火前:m Cu-Ni =0.0241gm 总==++)(8312.08314.08313.0*310.8313g 完全燃烧后:m 剩余==++)(0176.00175.00174.0*310.0175g m 苯甲酸=m 总-m Cu-Ni =0.8313-0.0241=0.8072g l Cu-Ni =(m Cu-Ni - m 剩余)/ρCu-Ni=(0.0241-0.0175)*103/0.9983=6.61cm从图1中可以得到△T=1.42K则由(4-4)可得氧弹卡计的热容为 C 卡= 42.161.6*9.210*26.46*0.80723+=15054.70J ²K -12) 萘的燃烧热的测定点火前:m Cu-Ni =0.0247g m 总==++)(5971.05971.05973.0*310.5971g 完全燃烧后:m 剩余==++)(0196.00197.00196.0*310.0196gm 萘=m 总-m Cu-Ni =0.5973-0.0247=0.5726g l Cu-Ni =(m Cu-Ni - m 剩余)/ρCu-Ni =(0.0247-0.0196)*103/0.9983=5.11cm从图2中可以得到△T=1.52K由(4-5)(4-1)得萘的恒容燃烧热为()128.17×-Q³10-32.9=15054.701.52.5726××÷5.11V=5118.81kJ²mol-1萘的恒压燃烧热为:Q p=Q V+Δn(RT)=5118.81+2*8.314*(273.15+16.95)*10-3=5123.64kJ²mol-1∴△Hc(290.10K)=5123.64kJ²mol-12.误差计算:1﹚由误差传递计算萘的恒压燃烧热的绝对误差:a.计算氧弹卡计的热容的绝对误差△C卡Δm = 0.0002 (g) ;Δl =0.2 (cm) ΔT = 1.42±0.01 K ;C 卡= 15054.70J ²K -1又 C 卡==++Q T m Q l V TV∆∆29598.. (5.98V 忽略不计) 所以有 ln (C 卡)=ln (mQ V +2.9l )-ln (ΔT ) 即ΔTΔT 9.2)9.2(C d d lmQ l mQ d C V V -++=卡卡有误差传递得222ΔT ΔT 9.2)9.2(Cd ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛d l mQ l mQ d C V V 卡卡所以可以得到 ΔC 卡= 22ΔT ΔT 9.2)9.2(C ⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++d l mQ l mQ d V V 卡=22331.4201.061.6*9.210*26.46*0.80720.2*9.210*26.46×0002.0×70.15054⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++= 225.82J ²K -1b.计算萘的恒容燃烧热的绝对误差ΔQ p , 同上可得误差传递公式为:222V2.9l -ΔT C 2.9dl -dT C ΔTdC d ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛m dm Q Q V卡卡卡且有 d (Q p )=d(Q v )+d (Δn(RT))根据萘的燃烧反应方程式可知反应前后Δn=2,为定值 ∴d (Q p )=d(Q v )其中△T=1.52K m=0.5726g l=5.11cm 由上可以计算得 ΔQp 222.9l -ΔT C 2.9dl -dT C ΔTdC ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=m dm Q V卡卡卡225726.00002.05.11×2.9-1.52×15054.700.2*2.9-0.01*15054.70225.82*1.52*64.5123⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+==110.46kJ ²mol -1 所以萘的燃烧热为ΔH c (290.10K )=5123.64±110.46kJ ²mol -1 2.2绝对误差 查文献得θmc H ∆(298.15K)= 5153.81k -⋅molJ在实验温度范围内假设其不随温度的变化而改变。