实验二 燃烧热测定

实验二 燃烧热(焓)的测定一、实验目的1．了解XRY －1A 型数显氧弹式热量计的原理、构造和使用方法； 2．掌握有关热化学实验的一般知识和技术； 3．测定萘的燃烧热。

二、基本原理燃烧热是指一摩尔物质完全燃烧时的热效应。

所谓完全燃烧是指C 变为CO 2(气)、H 变为H 2O(液)、S 变为SO 2(气)、N 变为N 2(气)、C1变为HCl 水溶液。

燃烧热有等容燃烧热Qv 和等压燃烧热Q P 两种。

等容燃烧热是定容条件下测定的燃烧热，由热力学第一定律可知，它等于此过程的内能变化ΔU ，即Qv =ΔU ；而等压燃烧热是定压条件下测定的燃烧热，它等于等压过程的焓变ΔH ，即Q P =ΔH 。

若把参加反应的气体视为理想气体，则上述两种燃烧热存在如下关系：n R T Q Q V P ∆+= （2－1）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 为反应温度。

若测得某物质的定容燃烧热Qv ，则可求得定压燃烧热Q P 。

定压燃烧热通常用ΔH 表示。

在盛有定量水的容器中。

放入内装有m g 样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器引起温度上升。

若已知水的质量为w kg ，仪器的水当量为W 1（热量计温度每升高1 K 所需的热量相当于W 1 kg 水温度升高1 K 所需的热量）。

若燃烧前、后的温度分别为t 0和t n ，则m g 物质的恒容燃烧热为：Q ˊ＝ C (w ＋ W 1) ( t n － t 0) （2－2）式中水的热容C = 4.18×103 J ·kg -1·K -1。

因此，摩尔质量为M 的物质的摩尔燃烧热为： Q ＝ M/m ·C (w ＋ W 1) ( t n － t 0) （2－3）水当量W 1的求法是把已知燃烧热的物质（如本实验用苯甲酸）放在热量计中燃烧，测其始、末温度，按式(2－3)求出。

三、仪器和药品XRY －1A 型数显氧弹式热量计、压片机、剪刀、活动搬手、氧气钢瓶及减压阀、电子天平、2 000 ml 量筒、1 000 ml 量筒、1／10温度计。

实验报告燃烧热的测定实验报告：燃烧热的测定一、实验目的本次实验的主要目的是准确测定某些物质的燃烧热，通过实验操作和数据处理，深入理解燃烧热的概念及其在热力学中的重要性。

同时，掌握量热计的使用方法和相关实验技能，提高实验数据的处理和分析能力。

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。

在恒压条件下测量的燃烧热称为恒压燃烧热（Qp），在恒容条件下测量的燃烧热称为恒容燃烧热（Qv）。

对于理想气体，Qp ＝ Qv ＋ΔnRT，其中Δn 为反应前后气体物质的量的变化，R 为气体常数，T 为反应温度。

本实验中，采用氧弹式量热计来测量燃烧热。

量热计内装有一定量的水，样品在氧弹中燃烧放出的热量使量热计和水的温度升高。

根据水的温升、量热计的热容以及样品的质量，可计算出样品的燃烧热。

三、实验仪器与试剂1、仪器氧弹式量热计压片机电子天平贝克曼温度计氧气钢瓶点火丝2、试剂苯甲酸（标准物质）待测物质（如萘）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 08g 待测物质（萘），同样压片处理。

2、量热计准备检查氧弹的气密性，确保其完好无损。

向量热计内加入一定量的去离子水，准确测量水的质量。

3、安装样品将压好的样品片放在氧弹的坩埚内，用点火丝连接好。

拧紧氧弹盖，充入氧气至一定压力。

4、测量初温将氧弹放入量热计中，插入贝克曼温度计，搅拌均匀，测量体系的初始温度。

5、点火燃烧接通点火电路，点火使样品燃烧。

6、测量终温观察温度变化，待温度上升至最高点后，继续测量一段时间，以确保温度稳定。

记录最终温度。

7、重复实验对同一待测物质进行至少两次平行实验，以提高数据的准确性。

五、实验数据处理1、苯甲酸燃烧热的测定根据苯甲酸燃烧前后的温度变化（ΔT1）、水的质量（m1）、量热计的热容（C），计算苯甲酸的燃烧热（Q1）。

2、萘燃烧热的测定同样根据萘燃烧前后的温度变化（ΔT2）、水的质量（m2）、量热计的热容（C），计算萘的燃烧热（Q2）。

实验二燃烧热测定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△c H0m是指lmol的有机物在p0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C02(g)，H变为H2O(l)，S变为SO2(g)，N变为N2 (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，具有重要的理论价值。

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，在不做其他功的条件下，Q v=△U；Q v=△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+△n RT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 g物质在氧弹中燃烧，可使Wg水及量热器本身温度由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+△n RT=-M(C+W) (T2-T1)／m +△n RT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，再用相同方法对其他物质进行测定，测出温升△T= T2-T1，代入上式，即可求得其燃烧热。

实验二燃烧热的测定一、实验目的1、巩固燃料燃烧热的概念。

2、了解和掌握固体燃料或沸点大于250℃重质液体燃料发热量的测定方法。

3、掌握氧弹式热量计的构造、安装及实验技术。

二、实验原理目前国内外均采用氧弹法测定固体、液体类燃料的热值，其原理是把一定量的分析试样放置在氧弹中，在氧弹中充入氧气，然后使试样在氧弹中完全燃烧，氧弹预先放在一个盛满水的容器中，根据试样燃烧后水温的升高，计算出试样的发热量。

由于实际情况并不如此简单，所以需要考虑各种影响测定的因素，进行各种校正，然后才能获得正确的结果。

目前通用的热量计有绝热式和恒温式两种类型。

绝热式热量计：把盛有氧弹的水筒放在一个双壁水套中间，这个水套称外筒。

当试样点火后，内筒水温度在上升过程中，外筒水温度通过自动控制加热跟踪而上，当内筒水温度达最高点而呈现平稳时，外筒水温度也达到这个水平，并保持恒定。

在整个试验过程中，内、外筒水温度保持一致，因而消除了热交换。

用这种绝热式热量计测定时，可以省略许多繁琐的计算。

这种方法叫绝热式热量计法。

恒温式热量计：恒温式热量计是在保持外筒水温恒定不变的情况下，采用雷诺作图法或计算公式来校正热交换的影响，因而这种仪器要有严格的试验室，以减少外界对试验结果的影响，这种方法叫恒温式热量计法。

本实验采用恒温式热量计法，仪器型号为SHR-15氧弹式热量计，该热量计操作方便，设备简单，用标准苯甲酸进行标定，不需附加设备。

在设计与制造中，已考虑到使热量计环境与体系之间的热交换作用减到最小，剩余的热交换作用，在体系与环境不大于2~3℃的情况下，可用一定的热交换校正公式进行校正。

在测定中，先用已知重量的标准苯甲酸（26460J/g）在热量计中燃烧，求出热量计的水当量（即在数值上等于量热体系温度升高一度所需要的热量）。

接着把被测燃料（试样）在同样条件下，在热量计内燃烧，测量量热体系温度升高，根据所测温度升高及量热体系的水当量，即可求出所测燃料的燃烧热。

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)。

实验二有机物燃烧热测定一、实验目的（1）用氧弹式量热计测定奈的恒容燃烧热。

（2）掌握氧弹式量热计的构造、原理和使用方法。

（3）掌握有关热化学实验中总热容量标定与温差校正的方法。

二、实验原理物质的燃烧热是指1摩尔物质在氧气中完全燃烧时释放出的热量。

若燃烧在恒容下进行称恒容燃烧热（Q v），在恒压下进行称恒压燃烧热（Q p）。

用氧弹式量热计测得的燃烧热是恒容燃烧热，Q v= -C M△t/m，式中，△t=t2-t1是燃烧前后系统温度的变化；m、M分别是被测物质的质量与摩尔质量，C是系统的总热容。

加负号是因为燃烧是一个放热过程，物质的燃烧热为负值。

应该指出，由于实验装置难以做到完全绝热，故实际测定时，需对测得的上△t作校正。

实际使用中更多的是恒压燃烧热Q p，Q p可用式Q p=Q v+△nRT方便地求得。

式中△n为燃烧前后气体物质的量的变化。

物质的燃烧热是温度的函数，但当温度变化不是很大时，可近似认为是常数。

本实验采用数显式氧弹量热计测量燃烧热，它通过控制双向可控硅自动点火和熄火；通过测量控制接口对燃烧初期、主期、末期（其含义见数据处理部分）的温度进行采集、记录、打印。

经过数据处理得到初期温度变化率r、末期温度变化率r1以及温度校正值△t’，并得到实验的最后结果，这些数据也能通过打印机打印出来。

三、试剂与仪器试剂：苯甲酸、萘、镍铬丝、氧气等；仪器：HR-15数显氧弹式量热计。

四、实验步骤1．用标准苯甲酸标定量热计的热容量C（1）截取10cm镍铬丝，将其两端分别接在氧弹内的两个电极上。

（2）将预先压成片状干燥的苯甲酸样品(1g左右)放人坩埚内，然后将坩埚放在氧弹金属支架的环上，如图2-7所示。

注意镍铬丝应与样品尽量接近，但切不可触及坩埚。

（3）拧紧氧弹盖及放气孔，接上充氧器，往氧弹中缓缓充人氧气，充氧时间不少于30 S，直到氧弹内压力到达2.5～3 MPa。

完成后将氧弹浸没在水中，检查是否漏气。

（4）往内筒中加人4000ml去离子水，调节内筒水温，使内筒水温比外筒水温低0．7℃～1．0℃.将内筒平稳地放在外筒的绝缘架上。

华南师范大学实验报告学生姓名学号专业化学(师范) 年级、班级课程名称物理化学实验实验项目燃烧热的测定实验类型：□验证□设计□综合实验时间年月日实验指导老师蔡跃鹏实验评分【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差别与联系。

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，掌握氧弹卡计的实验技术。

④学会雷诺图解法校正温度改变值。

【实验原理】物质的标准摩尔燃烧热(焓)△cH mθ是指1mol物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量。

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的变化△rU m；恒压条件下测得的1mol物质的燃烧热称为恒压摩尔燃烧热Q p,m，数值上等于这个燃烧反应过程的摩尔焓变△rH m，化学反应热效应通常是用恒压热效应△rH 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△rH mθ即为该有机物的标准摩尔燃烧热△cH mθ。

若把参加反应的气体与生成的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式。

Q p,m=Q V,m+(∑V B)RT (3-4) 式中，∑V 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与Q V,m的量纲为J/mol。

本实验所用测量仪器为氧弹量热计(也称氧弹卡计)，按照结构及其与环境之间的关系，氧弹量热计通常分为绝热式和外槽恒温式，本实验所用为外槽恒温式量热计。

氧弹为高度抛光的刚性容器，耐高压、耐高温、耐腐蚀，密封性好，是典型的恒容容器。

测定粉末样品时需压成片状，一面充氧时冲散样品或燃烧时飞散开来。

量热反应测量的基本原理是能量守恒定律。

在盛有定量水的容器中，样品的物质的量为n mol，放入密闭氧弹，充氧，然后使样品完全燃烧，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，及量热计及水每升高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T1、T2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为Q V，m= -C(T2-T1)(3-5) n式中，Q V,m为样品的恒容摩尔燃烧热，J/mol；n为样品的物质的量，mol；C为仪器的总热容，J/K或J/℃。

实验二 燃烧热(焓)的测定一、实验目的1．了解XRY －1A 型数显氧弹式热量计的原理、构造和使用方法；2．掌握有关热化学实验的一般知识和技术；3．测定萘的燃烧热。

二、基本原理燃烧热是指一摩尔物质完全燃烧时的热效应。

所谓完全燃烧是指C 变为CO 2(气)、H 变为H 2O(液)、S 变为SO 2(气)、N 变为N 2(气)、C1变为HCl 水溶液。

燃烧热有等容燃烧热Qv 和等压燃烧热Q P 两种。

等容燃烧热是定容条件下测定的燃烧热，由热力学第一定律可知，它等于此过程的内能变化ΔU ，即Qv =ΔU ；而等压燃烧热是定压条件下测定的燃烧热，它等于等压过程的焓变ΔH ，即Q P =ΔH 。

若把参加反应的气体视为理想气体，则上述两种燃烧热存在如下关系：nRT Q Q V P ∆+= （2－1）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 为反应温度。

若测得某物质的定容燃烧热Qv ，则可求得定压燃烧热Q P 。

定压燃烧热通常用ΔH 表示。

在盛有定量水的容器中。

放入内装有m g 样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器引起温度上升。

若已知水的质量为w kg ，仪器的水当量为W 1（热量计温度每升高1 K 所需的热量相当于W 1 kg 水温度升高1 K 所需的热量）。

若燃烧前、后的温度分别为t 0和t n ，则m g 物质的恒容燃烧热为：Q ˊ＝ C (w ＋ W 1) ( t n － t 0) （2－2）式中水的热容C = 4.18×103 J ·kg -1·K -1。

因此，摩尔质量为M 的物质的摩尔燃烧热为： Q ＝ M/m ·C (w ＋ W 1) ( t n － t 0) （2－3）水当量W 1的求法是把已知燃烧热的物质（如本实验用苯甲酸）放在热量计中燃烧，测其始、末温度，按式(2－3)求出。

三、仪器和药品XRY －1A 型数显氧弹式热量计、压片机、剪刀、活动搬手、氧气钢瓶及减压阀、电子天平、2 000 ml 量筒、1 000 ml 量筒、1／10温度计。

实验二 燃烧热的测定一、实验目的1、学会用氧弹量热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，会用精密电子温差测量仪测定温度的改变值。

二、实验原理燃烧热的测定，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。

有机物的燃烧热是指1摩尔的有机物在恒温下完全燃烧时所放出的热量，通常称燃烧热。

所谓的完全燃烧是指将该化合物中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。

恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热（Q V ），恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热（Q P ）。

若反应中各气体可视为理想气体，根据热力学推导，对于一摩尔物质的恒容燃烧热（Q V.m ）和恒压燃烧热（Q P.m ）之间满足以下关系式：RT Q Q g B m V m P ⨯+=∑)(..ν恒容燃烧热通常是用氧弹式量热计测定的。

在氧弹式量热计中，被测物在高压氧气的助燃下，充分燃烧放出热量，同时点火丝燃烧、燃烧过程生成的少量HNO 3也放出热量。

即整个过程放出的热量为：-Q V.a - q.b + 5.98c-Q V.a - q.b + 5.98c =w.h.△t + C 总. △t式中：a ：被测物质量，g ；Q V ：每克被测物在恒容条件下的燃烧热，J/g ； b ：烧掉的燃烧丝的质量，g ； q ：每克燃烧丝燃烧产生的热量，J/g ；HNO 3生成的热量3HNO Q ，即放出的热量为：当用0.100mol/LnaOH 滴定生产的硝酸时，每毫升相当于-5.98J ，此热量一部分使内筒中水温度升高，另一部分使量热计（氧弹、搅拌器）温度升高。

假定体系绝热良好，则有： -Q V.a - q.b + 5.98c =K .△t 式中：W ：水桶中水的质量，g ；C 总：氧弹、水桶总质热容，J/K ； h ：水的比热，J/g.K ；K ：量热计体系系数，J/K ；K=（W.h+ C 总），J/K q ：每克燃烧丝燃烧产生的热量，J/g ；t ∆：燃烧前后体系温度的变化，K 。

实验二. 燃烧热的测定1.燃烧热测定中什么是系统？什么是环境？答：所谓系统，是指研究对象。

在本实验中，以内水桶及其内容物包括内水桶、氧弹、介质水、测温元件、搅拌器螺旋桨等作为系统。

可近似看成是一个绝热系统。

所谓环境，是指除系统之外且与系统有联系的那一部分物质与空间。

在本实验中，环境主要指内水桶以外且与系统有联系的那一部分物质和空间，包括恒温水夹套、外水桶盖子上方的空气等。

2.实验中引起系统和环境热交换的因素有哪些？如何避免热损失？答：系统与环境之间进行热交换的途径包括传导、对流和辐射。

内水桶底部与外水桶不是直接接触，而是用传热性差的材料制成的垫子隔开，减少传导引起的热损失；氧弹完全浸没在介质水中，使燃烧释放的热量全部传给周围的介质；外水桶上部用盖子盖住，减少空气对流；盖子朝下的一面以及内水桶内表面抛光，减少热辐射。

3.应如何正确使用氧气钢瓶？答：一般高压气体钢瓶使用注意事项：（1）高压气体钢瓶放置场所要求通风良好，温度不超过35o C；（2）高压气体钢瓶必须装有调节器（即减压器）时方可使用。

调节器分氢、氧、乙炔等三种，不准相互代用。

压力计、导管等也要专用；（3）安装高压气体钢瓶调节器应牢紧，不得漏气。

开瓶时，出气口处不准对人，缓慢开启，不得过猛，否则冲击气流会使温度升高，易引起燃烧或爆炸；（4）调节器卸下后，进气口切不可进入灰尘等脏物，并需置于干燥及通风的环境里保存；（5）在工作前应先将高压气体输入到调节器的高压室，然后缓慢旋转手柄（次级开关）调解气流，以保证安全。

实验结束后，及时关好气瓶阀门，同时将调节器的手柄旋松（即关的状态）；（6）调节器、阀门及管道应禁油；(7) 装高纯气体的钢瓶内的气体不能全部用完而应该保持钢瓶内的气体为正压，以免在气体用毕更换气体时重新洗瓶。

4.在计算萘的燃烧热时，没有用到3000mL 水的数据，为什么在实验中需要量准水的体积呢？若水体积量得不准，对测量结果有何影响？答：仪器常数值与水的量有关。