燃烧热的测定实验
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实验1燃烧热的测定一、目的要求1.用氧弹热量计测定萘的燃烧热。
2.了解氧弹热量计的原理、构造及使用方法。
二、原理燃烧热是指一摩尔物质完全氧化时的热效应。
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),金属如银等都成为游离状态。
燃烧热的测定是热化学的基本手段,对于一些不能直接测定的化学反应的热效应,通过盖斯定律可以利用燃烧热数据间接未清算出。
测定物质燃烧热的氧弹式热量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应用广泛。
由热力学第一定律可知,若燃烧在恒容条件下进行,体系不对外作功,恒容燃烧热等体系的改变,∆U =Q V (1-1)在绝热条件下,将一定量的样品放在充有一定氧气的氧弹中,使其完全燃烧,放出的热量使得体系(反应产物、氧弹及其周围的介质和热量计有关附件等)的温度升高(∆T ),再根据体系的热容(C V ,总),即可计算燃烧反应的热效应,Q V =-C V ∆T (1-2),上式中负号是指体系放出热量,放热时体系的内能降低,而C V 和∆T 均为正值,故加负号表示。
一般燃烧热是指恒压燃烧热Q p ,Q P 值可由Q V 算得:Q P =∆H =∆U +P ∆V =Q V +P ∆V(1-3)若以摩尔为单位,对理想气体:Q P =Q V +∆nRT 这样,由反应前后气态物质摩尔数的变化∆n ,就可算出恒压燃烧热Q P 。
反应热效应的数值与温度有关,燃烧热也不例外,其关系为:P C TH ∆=∂∆∂)( 式中,∆C P 是反应前后的恒压热容差,它是温度的函数。
一般来说,热效应随温度的变化不是很大,在较小的温度范围内,可认为是常数。
由于实验燃烧热测量的条件与标准条件的不同,为求出标准燃烧热,需将求得的实验燃烧热数据进行包括压力、温度等许多影响因素的校正。
在精度要求不高的前提下,可以忽略这些因素的影响。
三、仪器和试剂氧弹热量计1台;氧气钢瓶1个;分析天平一台;压片机一台;容量瓶(1L )一个;锥形瓶一个;碱式滴定管(50mL )一支。
实验一燃烧热的测定一、实验目的1.明确燃烧热的定义,了解QV与Qp的差别。
2.通过萘的燃烧热的测量,了解氧弹式量热计中主要部件的作用,掌握量热计的使用技术。
3.学会雷诺图解法。
二、实验原理燃烧热:1mol物质完全燃烧时所放出的热量。
恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热(QV),QV=ΔU。
恒压条件下测得的燃烧热为恒压燃烧热(Qp),Qp=ΔH。
若把参加反应的气体和生成的气体作为理想气体处理,则存在如下关系式:Qp=QV+ΔnRT。
Δn为反应产物中气体物质的总摩尔数与反应物中气体物质总摩尔数之差;R为气体常数;T为反应前后绝对温度。
本实验采用氧氮式量热计测量萘的燃烧热。
氧弹是一具特制的不锈钢容器,如图4-1所示。
为保证样品在其中迅速而完全地燃烧,需要用过量的强氧化剂,通常氧弹中充以氧气作为氧化剂。
实验时氧弹是旋转在装有一定量水的不锈钢桶中,水桶外是空气隔热层,再外面是恒定的水夹套,如图4-2所示。
样品和点火丝在氧弹中燃烧所放出的热大部分被不锈钢桶中的水所吸收,其余部分为氧弹、水桶、搅拌器、感温探头等吸收。
在热量计没有热量交换的情况下,可以写出以下平衡关系“丝丝样Q m Q m T C v if +=∆(1)ifC :量热计的热容,包括氧弹、量热计、水的热容。
1-⋅g JT ∆:准确温差。
K样m :样品的质量。
gvQ :所求样品的恒容燃烧热。
1-⋅g J丝m :燃烧掉的点火丝的质量。
g丝Q :点火丝的燃烧热。
1-⋅g J已知:实验所用点火丝丝Q =-41001-⋅g J要测量样品的v Q ,必须先知道热量计的ifC ,测定的方法就是在一定温度下,用已知燃烧热的标准物质(苯甲酸-26477=v Q 1-⋅g J ),在相同条件下进行实验,测量其温差,代入(1)式后,计算出热量计的ifC 。
关于真实温差的求算:氧弹量热计不可能是严格绝热的。
在燃烧后升温阶段,系统和环境间难免要发生热交换,因而温度计读得的温差并非真实温差。
化学反应的燃烧热实验测定燃烧热是指物质在常压下与氧气反应产生的热量。
热量的测定对于理解化学反应的能量变化以及物质的热稳定性具有重要意义。
本文将介绍化学反应的燃烧热实验测定的方法和原理。
一、实验目的本实验旨在通过测定己烷燃烧的燃烧热来了解燃烧反应的热效应,并学习测定燃烧热的方法。
二、实验原理燃烧反应的热效应可以通过测定反应前后的温度变化来间接得出。
实验中采用恒压量热器实现常压下的燃烧反应,并通过记录反应前后的温度变化来计算燃烧热。
三、实验步骤1. 实验前准备- 校准燃烧热计- 准备适量的己烷和所需实验器材2. 开始实验- 将适量的己烷注入恒压量热器中- 点燃己烷,并记录燃烧开始时的初始温度- 记录燃烧过程中的温度变化,直到温度趋于稳定3. 数据处理- 利用实验数据计算燃烧热,公式如下:燃烧热 = (质量差) × (己烷的燃烧热标准热焓)其中,己烷的燃烧热标准热焓可在相关文献中找到四、实验注意事项1. 安全操作,注意火源和有毒气体的产生2. 保持恒压量热器密封,避免温度损失3. 实验结束后进行器材清洗和储存五、实验结果与讨论通过测定己烷的燃烧热,我们可以得到物质燃烧反应的热效应。
根据实验数据,我们可以计算得出己烷的燃烧热并与已有的数据进行对比分析。
实验结果的准确性取决于实验操作的精确度和仪器的准确性。
六、实验总结化学反应的燃烧热实验测定是了解热效应的重要实验之一。
通过测定己烷的燃烧热,我们可以了解燃烧反应的能量变化,并从中推导出物质的热稳定性。
实验中需要注意安全操作和仪器校准,以确保实验结果的准确性。
七、参考文献[1] 张三, 李四. 化学热力学实验技术与方法. 化学出版社, 2010.以上是关于化学反应的燃烧热实验测定的文章。
希望对你有帮助!。
实验一-燃烧热测定-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One12Ⅱ 基本实验2.1 热力学部分实验一 燃烧热测定1 目的要求(1) 学会用氧弹热量计测定有机物燃烧热的方法。
(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)掌握用雷诺法和公式法校正温差的两种方法。
(4) 掌握压片技术,熟悉高压钢瓶的使用方法。
学会用精密电子温差测量仪测定温度的改变值。
2 基本原理有机物的燃烧焓0m c H 是指1摩尔的有机物在 p 0 时完全燃烧所放出的热量,通常称燃烧热。
燃烧产物指定该化合物中 C 变为CO 2 (g ),H 变为H 2O(l ),S 变为SO 2 (g ),N 变为N 2 (g ),Cl 变为HCl(aq ),金属都成为游离状态。
燃烧热的测定,除了有其实际应用价值外,还可用来求算化合物的生成热、化学反应的 反应热和键能等。
量热方法是热力学的一个基本实验方法。
热量有 Q p 和 Q v 之 分。
用氧弹热量计测得的是恒容燃烧热Q v ;从手册上查到的燃烧热数值都是在298.15K ,101.325 kPa 条件下,即标准摩尔燃烧焓,属于恒压燃烧热Q p 。
由热力学第一定律可知,在不做其它功的条件下, Q v =△U;Q p =△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)Q p= Q v+△nRT式中,△n为反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差;R为气体常数;T 为反应的热力学温度(量热计的外桶温度,环境温度)。
在本实验中,设有m克物质在氧弹中燃烧,可使W克水及量热器本身由T1升高到T2,令C代表量热器的热容,Q v为该有机物的恒容摩尔燃烧热,则:|Q v|= (C+W)(T2 - T1)·M / m式中,M为该有机物的摩尔质量。
该有机物的燃烧热则为:△c H m = △r H m= Q p= Q v+△nRT= -M (C+W)(T2 - T1) / m+△nRT由上式,我们可先用已知燃烧热值的苯甲酸,求出量热体系的总热容量(C+W)后,再用相同方法对其它物质进行测定,测出温升△T=T2 - T1,代入上式,即可求得其燃烧热。
物理化学实验燃烧热的测定燃烧热是指物质在恒定压力下完全燃烧时释放或吸收的热量。
测定物质的燃烧热对于研究物质的性质、燃烧过程以及能量转化等方面有着重要的意义。
本文将介绍物理化学实验中燃烧热的测定方法及实验操作步骤。
一、实验原理物质的燃烧热可以通过燃烧反应的焓变来确定。
焓变是指在恒定压力下,反应过程中系统的热量变化。
燃烧反应通常可写为:物质A + O2 →产物其中A为被燃烧的物质,O2为氧气。
在完全燃烧状态下,反应中物质A测绝对燃烧热ΔH0为反应放出的能量。
ΔH0 = Q = mCpΔTΔH0为燃烧热,Q为吸热或放热量,m为物质A的质量,Cp为物质的定压比热容,ΔT为温度变化。
因此,测定物质的燃烧热可以通过测量温度的变化来获得。
通常使用强酸作为火焰初始温度的参比剂,并且将物质A置于绝热杯中,然后点燃A,利用燃烧释放的能量将水加热,并通过温度变化来计算燃烧热。
二、实验操作步骤1.实验器材准备:绝热容器、温度计、天平、火焰点火器、水槽等。
2.实验器材清洗:将使用的器材仔细清洗,确保没有残留物影响实验结果。
3.实验设备调整:调整绝热容器的蓄热性能,使其能够尽可能阻止热量的流失。
4.实验样品准备:将待测物质A称取适量,并记录其质量m1。
5.温度计校准:将温度计置于标准温度环境中,校准它的读数准确性。
6.绝热环境建立:将绝热容器放入水槽中,并检查是否存在漏气现象。
7.水槽温度调节:调节水槽内的水温至近似于室温。
8.实验数据记录:将待测物质A点燃,同时记录绝热容器的初始温度。
9.燃烧反应进行:将点燃的物质A以尽量均匀的速率燃烧,观察温度变化情况,直到温度基本稳定。
10.温度数据记录:记录绝热容器中水的温度随时间的变化情况。
11.数据处理:将温度数据绘制成曲线图,计算出最终温度变化ΔT。
12.计算燃烧热:根据实验原理,计算物质A的燃烧热ΔH0。
三、实验注意事项1.实验器材应干净整洁,以免影响实验结果。
2.实验样品应准确称量,以确保实验的准确性。
华南师范大学实验报告燃烧热的测定一、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)测定萘的燃烧热,掌握量热技术基本原理。
(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)使用雷诺校正法对温度进行校正。
二、实验原理2.1基本概念1mol物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量,即为物质的标准摩尔燃烧焓,用表示。
若在恒容条件下,所测得的1mol物质的燃烧热则称为恒容摩表示,此时该数值亦等于这个燃烧反应过程的热力学能变尔燃烧热,用Q V,mΔr U m。
同理,在恒压条件下可得到恒压燃烧热,用Q p,m表示,此时该数值亦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。
假若1mol物质在标准压力下参加燃烧反应,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 ①2.2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。
通过数字式贝克曼温度计测量出燃烧反应前后的温度该表ΔT,若已知量热计的热容C,则总共产生的热量即为Q V=CΔT。
那么,此样品的摩尔恒容燃烧热为②式是最理想的情况。
但由能量守恒原理可知,此热量Q V的来源包括样品燃烧放热和点火丝放热两部分。
实验一燃烧热的测定实验目的1、通过萘的燃烧热的测定,了解氧弹式量热计各主要部件的作用,掌握燃烧热的测定技术。
2、了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
3、学会应用图解法校正温度改变值。
实验原理燃烧热是指1mol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),恒容燃烧热等于个过程的内能变化(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焓变(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:Q P = Q V + ΔnRT (8-7)式中:Δn为产物与反应物中气体物质的量之差;R为气体常数;T为反应的热力学温度。
若测得某物质恒容燃烧热或恒压燃烧热中的任何一个,就可根据式计算另一个数据。
必须指出,化学反应的热效应(包括燃烧热)通常是用恒压热效应(ΔH)来表示的。
测量化学反应热的仪器称为量热计。
本实验采用氧弹式量热计测量萘的燃烧热,氧弹卡计的示意图为图8-7。
由于用氧弹卡计测定物质的燃烧热是在恒容条件下进行的,所以测得的为恒容燃烧热(Q V)。
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。
通过测定燃烧前后卡计(包括氧弹周围介质)温度的变化值,就可以求算出该样品的燃烧热。
其关系式如下:Q V·m/M r =W卡ΔT-Q点火丝·m点火丝(8-8)式中:m为待测物质的质量(g);M r为待测物质的相对分子质量;Q V为待测物质的摩尔燃烧热;Q点火丝为点火丝的燃烧热(如果点火丝用铁丝,则Q点火丝=6.694 kJ·g-1);m点火丝为点火丝的质量;ΔT为样品燃烧前后量热计温度的变化值;W卡为量热计(包括量热计中的水)的水当量,它表示量热计(包括介质)每升高一度所需要吸收的热量,量热计的水当量可以通过已知燃烧热的标准物(如苯甲酸,它的恒容燃烧热Q V=26.460 kJ·g-1)来标定。
燃烧热实验测定不同物质的燃烧热值引言:燃烧热是指单位质量物质完全燃烧时释放出的热量。
燃烧热的测定对于认识物质的性质、研究燃烧反应机理以及工业生产具有重要意义。
本文将介绍燃烧热实验测定不同物质燃烧热值的方法和应用。
一、燃烧热测定方法1. 单位质量法单位质量法是最常用的燃烧热测定方法之一。
实验中,将待测物质与氧气完全燃烧,通过测量产生的热量和物质质量的比值来求得燃烧热值。
例如,对于液体物质的测定,通常可以使用热量计测量产生的热量,再除以物质的质量得到燃烧热值。
2. 完全燃烧法完全燃烧法是一种较为准确的燃烧热测定方法。
在实验中,将待测物质与适量的氧气充分混合后进行完全燃烧,通过测量温度的变化和进气和出气的体积来计算燃烧热值。
以液体物质为例,实验中常使用流量计测量进气和出气的体积,并通过温度计测量燃烧前后的温度变化,进而推算出燃烧热值。
三、应用举例燃烧热测定在各个领域都有广泛的应用。
下面以几种常见物质为例,介绍其燃烧热值的测定和应用。
1. 纯净石墨纯净石墨的燃烧热值可通过燃烧实验测定得到。
实验结果表明,每克纯净石墨的燃烧热值约为33.6千焦/克。
这一数值在材料研究和工程设计中具有重要应用,可用于计算石墨材料的能量储存性能。
2. 甲醇甲醇是一种常见的有机化合物,其燃烧热值对于燃料开发和利用具有重要意义。
实验测定结果显示,每克甲醇的燃烧热值约为22.7千焦/克。
这一数值可作为评估甲醇燃料的能量密度和燃烧效率的重要参考。
3. 石油石油是重要的化石燃料资源,其燃烧热值的测定对于能源开发和利用至关重要。
经过实验测定,可以得出每克石油的燃烧热值约为47.4千焦/克。
这一数值可用于石油储备评估、燃料设计以及气候变化研究等方面。
结论:燃烧热实验测定可以准确地得到不同物质的燃烧热值,为认识物质性质、研究燃烧反应机理以及工业生产提供了重要依据。
通过单位质量法和完全燃烧法,可以对不同物质进行燃烧热值的测定。
燃烧热值的测定结果在材料研究、工程设计、能源开发和利用等领域具有广泛的应用。
实验一燃烧热的测定一、实验目的1.用氧弹式量热计测定萘的摩燃烧焓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.了解氧弹式量热计中主要部分的作用,掌握氧弹式热计的实验技术4.学会雷诺图解法,校正温度改变值二、实验原理燃烧焓是指1mol 物质在等温、等压下与氧化瓜时的焓变。
“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,如在碳被氧化成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。
通过烯烧的测定,还可以判断工业用燃料的质量等。
由上述燃烧的定义可知,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c m p m H Q ⋅∆=。
因此,测定物质的燃烧焓实际就是测定物质在等湿、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,也可以在等压条件进行。
等压燃烧热(p Q )与容烯烧热(v Q )之间的关系为:()()p v B Q Q m g v g RT ς=+∆=∆∑(1)或()pm vm B Q Q v g RT =+∑式中,p m Q ⋅或v m Q ⋅均指摩尔反应热,()B v g ∑为气体物质化学计算数的代码和;ς∆为反应进度增量,p Q 或v Q 则为反应物质的量为ς∆时的反应热,()m 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。
1.搅动棒2.外筒3.内筒4.垫脚5.氧弹6.传感器7.点火按键8.电源开关9.搅拌开关10.点火输出负极11.点火输出正极12.搅拌指示灯13.电源指示灯14.点火指示灯测量热效应的仪器称作量热计,本实验用氧弹式量热计测量燃烧热,图1为氧弹示意图。
测量其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。
实验一燃烧热的测定一、目的要求1.掌握氧弹式量热计的原理、构造及使用方法;2.了解微机氧弹式量热计系统对燃烧热测定的应用。
二、实验原理燃烧热是指1摩尔物质等温、等压下与氧完全燃烧时的焓变,是热化学中重要的基本数据。
本实验采用的氧弹式量热计是一种恒温夹套式量热计,在热化学、生物化学以及工业部门中用得很多。
它测定的是恒容燃烧热。
对于有固定化学组成的纯化学试剂:(1)固体样品如奈、硫;(2)液体样品如乙醇、环己烷,可以准确写出它们的化学反应方程式,通过下列关系式求出常用的恒压燃烧热,最终得到它们的反应焓变ΔC H m。
Q p.m=Q v.m+ B(g)RT (1-1)对于化学组成不固定的物质,有化学组分相同,但化学组成不一样,例如甘蔗由于压榨的工艺不同,虽然都是甘蔗渣,但它们的含水量、糖分等可能不同;有的化学组成也不同,例如不同号的柴油,由于提炼分馏时的温度不同,不但它们的化学成分不同,化学组成也不同,对这类物质只能测定恒容燃烧热,并且只能在具体的物质间进行比较,反过来研究工艺等类的问题,这类燃烧热的结果,在实践中经常用到,也是一种研究工作的方法之一。
测量燃烧热的原理是能量守恒定律,一定量待测物质在氧弹中完全燃烧,放出的热量使量热计本身及氧弹周围介质(本实验用水)温度升高,测量介质燃烧前后温度的变化值ΔT,就可以算出样品的恒容燃烧热Qv—(m/M)Q v.m=(VρC水+C卡)ΔT-2.9 l (1-2)式中:m是样品的质量(g),M是待测物质的分子量,Q v.m是待测物质的恒容摩尔燃烧热(J/mol),V是测定时倒入内桶中水的体积(mL),ρ是水的密度,C水是水的热容,l是点火铁丝实际消耗长度(其燃烧值为2.9J/cm),C卡是量热计的热容,表示量热计本身温度每升高一度所需吸收的热量,可用已知燃烧热的标准物质来标定。
如苯甲酸,它的恒容燃烧热Q v=-26460J/g。
本实验的关键是首先样品必须完全燃烧,所以氧弹中须充高压氧气。
一、实验目的1. 理解燃烧热的定义及其在化学反应中的重要性;2. 掌握使用氧弹式量热计测定燃烧热的基本原理和操作方法;3. 学会利用实验数据计算燃烧热,并分析实验误差;4. 熟悉燃烧热测定实验的实验步骤和注意事项。
二、实验原理燃烧热是指1摩尔物质在标准状态下(25℃,101kPa)完全燃烧时所放出的热量。
燃烧热是热化学中的一个重要参数,它反映了化学反应的热效应。
本实验采用氧弹式量热计测定燃烧热,其原理如下:1. 将一定量的待测物质放入氧弹中,充入高压氧气;2. 点燃待测物质,使其在氧弹中完全燃烧;3. 燃烧过程中产生的热量使氧弹内水溶液的温度升高;4. 测量水溶液温度的变化,根据热量守恒定律计算出燃烧热。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:氧弹式量热计、天平、温度计、秒表、烧杯、量筒、滴定管等;2. 试剂:待测物质(如苯甲酸、萘等)、去离子水、苯甲酸标准溶液等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器,将氧弹式量热计的各个部件连接好;2. 用天平称取一定量的待测物质,放入氧弹中;3. 向氧弹中充入高压氧气,确保待测物质完全被氧气包围;4. 在氧弹中放入适量的去离子水,使水溶液体积与实验要求一致;5. 将氧弹放入量热计,记录初始温度;6. 点燃待测物质,使其在氧弹中完全燃烧;7. 燃烧过程中,用秒表记录燃烧时间;8. 燃烧结束后,记录水溶液的最高温度;9. 重复上述步骤,进行多次实验,取平均值。
五、数据处理与结果分析1. 根据实验数据,计算燃烧热:燃烧热 = (最高温度 - 初始温度)× 量热计热容× 1000 / 待测物质质量2. 分析实验误差,包括系统误差和随机误差;3. 讨论实验结果,与理论值进行比较。
六、实验结果与讨论1. 实验结果:通过多次实验,得到待测物质的燃烧热为XX kJ/mol;2. 结果分析:实验结果表明,待测物质的燃烧热与理论值相符,说明实验方法可靠;3. 误差分析:实验误差主要来源于量热计热容的测定和温度测量的准确性;4. 讨论与展望:燃烧热测定实验对于理解和研究化学反应的热效应具有重要意义,未来可以进一步优化实验方法,提高实验精度。
实验一 燃烧热的测定
一丶实验目的
1.用氧弹量热计测定萘(蔗糖)的燃烧热。
2.掌握氧弹量热计的原理、构造及其使用方法。
3.学会用雷诺图解法校正温度的改变值。
二丶实验原理
燃烧热是指1mol 物质完全燃烧时的热效应。
反应的恒容热效应v Q =r U ∆,恒压热效应p Q =r H ∆,(若无特别说明,燃烧热指的是恒压燃烧热),若将反应中的气体视为理想气体,则
p Q =v Q +∆n RT 或 r H ∆=r U ∆+∆n RT 或RT U H m r m r ν∆+∆=∆
式中∆n 为产物与反应物中气体物质的量之差,而ν∆则是燃烧反应方程式中产物与反应物中气体物质的计量系数之差。
通过氧弹量热计测出物质燃烧反应的恒容热r U ∆即可利用上述关系计算出恒压燃烧热r H ∆。
三丶实验步骤
1.用苯甲酸标定量热计的水当量W (即平均比热) 1.1苯甲酸的压片 1.2装置氧弹 1.3充氧气
1.4苯甲酸的燃烧和温度的测量 2.萘(蔗糖)燃烧热的测定 四丶数据记录及处理 1. 数据记录
室温 大气压
m (苯甲酸) m (萘或蔗糖)
表一苯甲酸燃烧温差的测定
表二萘(蔗糖)燃烧温差的测定
2.用雷诺图解法求出苯甲酸和萘(蔗糖)燃烧前后量热系统的温差图一苯甲酸燃烧雷诺温度校正图
图二 萘(蔗糖)燃烧雷诺温度校正图 3.计算量热计的W
4.计算萘(蔗糖)的c m U ∆和c m H ∆
5.误差原因分析。
实验报告燃烧热的测定一、实验目的燃烧热的测定是物理化学实验中的一个重要项目,本次实验的主要目的在于:1、了解氧弹量热计的原理、构造及使用方法。
2、明确燃烧热的定义,掌握恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
3、学会用雷诺作图法校正温度变化。
4、掌握用氧弹量热计测定萘等固体有机物燃烧热的方法。
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),在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Qp)。
恒压燃烧热与恒容燃烧热之间的关系为:Qp =Qv +ΔnRT,其中Δn 为反应前后气体物质的量之差,R 为气体常数,T 为反应温度。
本实验采用氧弹量热计测量固体有机物的燃烧热。
氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律,样品在氧弹中完全燃烧所释放的能量使量热计本身及周围介质温度升高,测量介质燃烧前后温度的变化,就可以计算出样品的燃烧热。
量热计与周围环境的热交换无法完全避免,这会给测量结果带来误差。
为了校正这一误差,采用雷诺作图法。
三、实验仪器与试剂1、仪器氧弹量热计压片机电子天平贝克曼温度计点火丝氧气钢瓶2、试剂萘(分析纯)苯甲酸(分析纯)引燃专用棉线四、实验步骤1、样品准备用电子天平准确称取约 10g 苯甲酸,在压片机上压成片状。
称取约 06g 萘,同样压片处理。
2、装样将压好的苯甲酸片上缠好引燃棉线,固定在氧弹的坩埚内,棉线另一端系在点火丝上。
点火丝不能与坩埚壁接触,确保点火丝与样品充分接触。
3、充氧将氧弹盖拧紧,接上氧气钢瓶,缓慢充入氧气至压力约为15MPa。
4、测量水当量在量热计内筒中加入一定量的去离子水,调节水温与室温相差不超过 1℃。
将氧弹放入内筒,装好搅拌器和贝克曼温度计,盖好盖子。
开启搅拌器,每隔 30 秒记录一次温度,连续记录 10 分钟左右。
点火,继续记录温度,直至温度上升趋势平稳,停止记录。
5、测量萘的燃烧热重复上述步骤,将苯甲酸换成萘进行实验。
实验二燃烧热的测定1.实验原理燃烧热是指为完全燃烧1摩尔物质所放出的热量。
燃烧热与反应物的热值和反应的化学方程式有关。
对于库伦定律成立的物体,它的内能由位能和动能构成,为E=U+K,对于不成立库伦定律的物体,还有电能,内能则为E=U+K+E(electric),其中U为物体中分子之间的相互吸引和排斥力的势能;K为物体中分子的热运动所具有的动能;E(electric)为分子中电子的电能。
燃烧实验是测定化学物质燃烧放热的方法之一。
燃烧实验是将燃料和氧气混合,然后点燃,使燃料发生完全燃烧,从而放出热量。
根据热力学原理,燃料的燃烧热等于燃料燃烧后发生的放热量。
2.实验过程(1)实验器材:燃烧热测定装置、枯草燃料、恒量器、电子天平、电磁搅拌器、玻璃水浴器、试管等。
(2)将恒量器和卤素灯置于燃烧热测定装置内,用电子天平称出质量为m的枯草燃料,写下精确数值。
将枯草燃料放入燃烧热测定装置内。
(3)用玻璃水浴器热水预热恒量器,使恒量器内的温度达到与水浴器中热水相同,恒量器内装满熟化脱水高分子,测定高分子的温度,并记录下来。
(4)用火机将灯头点火,点燃枯草燃料,使其燃烧水浴器加热转动保证燃烧充分。
(5)根据恒量器内高分子的温度变化计算出枯草燃料的燃烧热。
3.注意事项(1)实验操作过程中淀粉储罐中必须有丝头粘合物在加热状态下,以供测定燃烧热。
(2)灯头点火之前必须保持恒量器处于一定温度下,以便后续计算。
4.结论通过本实验可知,在实验过程中,枯草燃料的的燃烧热可以通过恒量器对燃料进行热量测量、测温以及热能转化等方式计算得出。
5.实验结果根据本实验得出的燃烧热实验结果,我们可以通过对实验结果进行分析来评估更多物质的燃烧性能。
同时,对燃烧过程和燃烧物质的能量传递和转化过程的探究,也有助于我们更好地设计燃料和能源的利用方式,推进能源领域的可持续发展。
实验一燃烧热的测定(一)、实验目的1.掌握氧弹式量热计使用方法及测量物质燃烧热的技术。
2.测定萘的摩尔燃烧热。
(二)、实验原理燃烧热是指温度为T 时由物质B 与氧进行完全氧化时所放出的热。
所谓完全氧化是指C 全部生成CO 2,H 全部生成H 2O (l ),若有CO 或游离C 产生则说明氧化不完全甚至很不完全。
燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。
如在298.15K 和101325P a 下,苯甲酸的恒压燃烧热(摩尔燃烧热)为3326.8kJ ·mol -1。
在实验中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、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;另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等所吸收。
在量热计与环境没有热交换的情况下,可写出如下的热量平衡式:T C T h W c b q a Q V ∆⋅+∆⋅⋅=+⋅-⋅-总98.5(1-1)式中:V Q —被测物质的定容热值,单位为J ·g -1;a —被测物质的质量,单位为g ;q —引火丝的热值,单位为J ·g -1(铁丝为-6694J ·g -1); b —烧掉的引火丝质量,单位为g ;5.98—硝酸生成热为-59831J ·mol -1,当用0.100mol ·L -1N a OH 滴定生成的硝酸时,每毫升碱相当于-5.98J ;c —滴定生成硝酸时耗用0.100mol ·L -1NaOH 的毫升数; W —水桶中水的质量单位g ; h —水的比热容单位J ·g -1·K -1;总C —氧弹、水桶等的总热容单位J ·K -1; T ∆—与环境无热交换时的真实温差。
如在实验时保持水桶中水量一定,把(1—1)式右端常数合并得到下式:T K c b q a Q V ∆⋅=+⋅-⋅-98.5(1-2)式中:(总C h W K +⋅=),J ·K -1;称为量热计常数。
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
度校正图校正。
为了保证样品燃烧,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,以免充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,促使热量计和水的温度升高,为了减少热量计与环境的热交换,热量计放在一恒温的套壳中,故称环境恒温或外壳恒温热量计。
热量计须高度抛光,也是为了减少热辐射。
热量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:
【仪器和试剂】
SHR-15恒温式热量计(含氧弹)、SWC-ⅡD精密数字温度温差仪、YCY-4充氧器、压片机、氧气钢瓶(带减压阀)、电子天平、点火丝、萘、苯甲酸。
【实验步骤】
一. 量热计水当量的测定
1. 样品制作:称重和压片
精确称取一根燃烧丝(0.0001g);再称取约0.8克苯甲酸(0.01g),将称好的苯甲酸装进模子中,慢慢旋紧压片机的螺杆,直到样品压成片状为止。
抽去模底的托板,再继
续向下压,使模底和样品一起脱落。
将压好的样品表面的碎屑除去,用分析天平准确称量后(0.0001g)即可供燃烧热测定用。
压片机
2. 装置氧弹
拧开氧弹盖,将点火丝的两端分别紧绕在电极的下端,确保接触良好,电极附近的点火丝尽量不要和燃烧坩埚接触,把样品放在点火丝上,点火丝中部弄成弯曲构型以增加它们的接触面积。
旋紧氧弹盖后即可以充氧气。
3. 充气
充气时,氧弹中充大约1.2MPa的氧气。
4. 燃烧和测量温度:
用量筒准确量取2.5升自来水倒入水桶中,把装好导线的氧弹放入量热计的水桶中,盖好盖子,将氧弹两电极和点火器相连接,将热电偶插入水中。
1)打开电源。
2)打开搅拌
3)当温度恒定后,按精密数字温差仪的采零键后,再按锁定键。
4)软件的使用:
A.在D盘相应的文件夹中建立以名字命名的文件夹
B.点击“燃烧焓软件”的图标,出现如下界面:
C.点击“设置”→“采样时间”→“30秒”。
D.点击“设置”→“设置坐标”→纵坐标设为:-0.5到2.5,横坐标设为:40min。
E.点击“操作”→“开始绘图”
当记录数据框里出现十个数据时,开始点火。
点火操作:长按燃烧实验装置上的“点火按键”2-3秒。
F.在计算结果框中填入如下数据:
其中,燃烧丝长度为:燃烧丝的质量×1000,燃烧丝系数:1.4,棉线质量:0.0 棉线热系数:1.4,样品恒容燃烧热:26410
G.当温度开始下降2~3个点时,点击“操作”→“停止作图”。
H.保存文件在自己的文件夹中,文件名为:苯甲酸
I.点击“操作”→“温度校正”
(a) 从曲线的下方开始校正,用鼠标在最下面的直线上找两个点,每个点上单击右键一次,出现下面的红线和对话框。
点否。
(b) 用鼠标左键点击红线与曲线相交的最低点,如下图蓝色的点,在右边坐标显示的框中读取最低点纵坐标的数值(t1):0.009
在记录数据的框中读出最高点的纵坐标(t2):1.567
计算中间点温度t:t=(t1+t2)/2=(0.009+1.567)/2=0.788
用鼠标左键沿上升的曲线上找到0.788附近的点0.786,显示见下图:鼠标位置如下图绿色小框,纵坐标数值为0.876(见蓝色框)。
用鼠标在0.786(绿色小框)出不动,点右键,出现如下视图:
点否。
(c) 在最高出的直线上用右键点两个点,进行校正,如下图:
点否。
J.点击“操作”→“计算水当量”,结果如下图:
K.保存文件覆盖原来的文件,当前文件不用关闭。
L.实验停止后,关闭搅拌和电源,分别取出热电偶和氧弹,用放气阀发出氧弹余
气,最后旋开氧弹盖,检查样品的燃烧情况。
看是否完全燃烧。
二. 萘的燃烧热测定
称取0.6克左右的萘,换掉水桶中的水,按上述方法,进行压片,燃烧等实验。
实验完毕后,洗净氧弹,倒出水桶中的自来水,并擦干待下次使用。
【数据处理】
1、原始数据(包括点火丝、样品的质量,温度和大气压力)
2、雷诺校正图(苯甲酸和萘)(剪切后打印粘贴,注明名称,坐标,ΔT的值)
3、实验数据和文献值对比,求出相对误差,分析误差原因。
【操作注意事项】
1)用手拿氧弹体(往水里放时可以提),不要提氧弹的拉环长距离走动,以防脱落;
2)点火前仔细检查:(a) 热电偶是否放好;(b) 精密数字温差仪的采零和锁定;(c)是否充氧
3)压片机要分开用
4)注意压片的紧实程度,太紧不易燃烧。
燃烧丝需压在片内,如浮在片子面上会引起样品熔化而脱落,不发生燃烧;
5)每次燃烧结束后,一定要擦干氧弹内部的水,否则会影响实验结果。
整个实验做完后,不仅要擦干氧弹内部的水,氧弹外部也要擦干,以防生锈;
【思考题】
1.指出Q p=Q v+ΔnRT公式中各项的物理意义?
2.如何用萘的燃烧焓数据来计算萘的标准摩尔生成焓?
3.样品压片时,压得太紧或太松会怎样?
4.燃烧后,坩埚中残留的坚硬小珠是否与未燃烧的燃烧丝一起称重?。