燃烧焓的测定

有机物燃烧焓的测定之实验报告

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实验 日期：

一、 实验目的

（1） 明确燃烧焓的定义，了解恒压热效应与恒容热效应的差别与关系；

（2） 掌握温差测量的一般知识和技术；

（3） 用氧弹式量热计测定有机物的燃烧焓；

（4） 理解氧弹式量热计的测量原理。

二、 实验原理

热化学中定义：在指定温度和压力下，1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mcH。完全燃烧是指C、H、S元素的燃烧产物分别为CO2（g），H2O（l），SO2，而N，Cl等元素则变为游离状态。

根据热力学的定义，反应的焓变等于恒压过程的热效应，所以，某物质的燃烧焓mcH也就是该物质燃烧反应的恒压热效应mpQ,。

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焓创造了有利条件。

但是，有机物的燃烧反应都有气体参与，并且反应前后气体的量通常要发生变化，因此，测量过程中不易控制燃烧为恒压过程或等压过程。

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过程的恒容热效应vQ，即燃烧反应的热力学能变uC。若将反应系统中的气体物质视为理想气体，根据热力学理论可得mcH和mcU的关系为

mcH=mcU+n(g)RT或RTgnQQmvmp)(,, （1）

式中，T为反应湿度（K）；mcH为摩尔燃烧焓（J•mol-1）; mcU为摩尔燃烧热力能变（J•mol-1）;Δn(g)为燃烧反应前后气体物质的量之差，由反应方程式可求。

燃烧焓的测定实验流程

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燃烧焓的测定实验流程如下：

1. 样品准备： 选择合适的样品，通常是有机化合物或燃料。

实验二 燃烧焓的测定

一、目的要求

1. 学会用氧弹热量计测定萘的燃烧焓。

2. 了解氧弹热量计的原理、构造及使用方法。

3. 进一步明确恒容燃烧焓与恒压燃烧焓之间的区别和联系。

4. 学会雷诺图解法，校正温度改变值。

二、实验原理

1.摩尔物质完全氧化时产生的焓称为燃烧焓。所谓完全氧化是指C变为CO2(气)，H变为H2O(液)，S变为SO2(气)，N变为N2(气)，金属如银等都成为游离状态。

通常测定物质的燃烧焓，是用氧弹热量计，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的附近的温度升高，但整个量热计(连同样品、助燃物、水、气、弹体、搅拌物等)可以看作是等容绝热系统，其热力学能变 △U＝0。△U由4个部分组成：样品在氧弹中等容燃烧产生的△U1，引燃物质燃烧产生的△U2，微量氮气氧化形成硝酸的能变△U3(极少，可忽略)，量热计自身的能变△U4。于是

△U＝ △U1＋△U2＋△U3＋△U4＝0，

该式还可写成如下更实用的式子，

即 W样Qv/M+(l·Q镍丝+mQ棉纱)+0+(W水C水+C计)△T(1)

式中W样和M分别为样品的质量和摩尔质量，Qv为样品的恒容摩尔燃烧焓；l和Q镍丝是引燃用的镍丝的长度和单位长度的燃烧焓；m和Q棉纱是助燃又绝缘用的棉纱的质量和单位质量的燃烧焓；W水和C水是以水作为测量介质时，水的质量和热容；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。 为样品燃烧前后水温的变化值。

测量介质在燃烧前后温度的变化值 ，就可计算出该样品的恒容燃烧焓。

一般燃烧焓是指恒压燃烧焓Qp, Qp值可由 算得

Qp=△H=△U1+p·△V=Qv+p·△V

对理想气体而言，Qp=Qv+△n·R·T

这样，测得QV后，再由反应前后气态物质的量的变化 ，就可算出恒压燃烧焓Qp

为了保证样品完全燃烧，氧弹中充以25~30大气压的氧气作为氧化剂。

氧弹放置在装有2000ml水的不锈钢水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的水夹套，样品在氧弹中进行燃烧(见图2－2和2－3)。

实验二 燃烧焓的测定

【实验目的】 1． 掌握数显氧弹式热量计测定物质燃烧焓的热力学原理及方法；

2． 了解数显氧弹式热量计的构造并掌握其使用方法。

【实验原理】

物质的标准摩尔燃烧焓（变）ΔcHm(B,T)是指在温度T和标准状态下，由1 mol指定相态

的物质与氧气完全氧化的等压反应热。在适当条件下，很多有机物都能在氧气中迅速地完全氧化，从而可以利用燃烧法快速准确地测定其燃烧焓。

燃烧焓通常用热量计测定。但是用氧弹式热量计（如

图II-2-1）测得的不是摩尔燃烧焓ΔcHm ，而是摩尔燃烧热力学能（变）ΔcUm。若把参与反应的气体视为理想气体，并

忽略压力对燃烧焓的影响，则可按下式将摩尔燃烧热力学

能换算成标准摩尔燃烧焓：

ΔcHm(B,T)=ΔcUm(B,T)+ΣBνB(g)RT (2.1)

式中νB(g)为参加反应的气体物质的化学计量数，对反应物νB(g)取负号，而对产物νB(g)取正号。

用氧弹式热量计测定燃烧焓时，要尽可能在接近绝热

的条件下进行。实验时，氧弹放置在装有一定量水的内桶中，内桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的水夹套。

整个热量计可看做一个等容绝热系统，其热力学能变ΔU为

零。ΔU由四部分组成：样品在氧气中等容燃烧的热力学能ΔcU(B)；引燃丝燃烧的热力学能ΔcU。氧弹中微量氮气氧化

成硝酸的等容生成热力学能ΔfU(HNO3)；热量计（包括氧弹，内桶，搅拌器和温度感应器等）

的热力学能变化ΔU（热力计）。因此，ΔU可表示为：

图II-2-1氧弹式热量计原理结构图 1马达；2搅拌器轴；3外套盖；4绝热轴； 5量热内桶；6外套内壁；7热量计外套； 8水；9氧弹；10水银温度计； 11数字贝克曼温度计感应器； 12氧弹进气阀；13氧弹放气阀

ΔU=ΔcU(B)+ ΔUc(引燃丝)+ΔfU(HNO3)+ ΔU(热量计)

式中ΔfU(HNO3)相对于样品的燃烧热值极小，而且氧弹中的微量氮气可通过反复充氧加以