2燃烧热实验报告
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燃烧热的测定实验报告实验目的,通过实验测定燃烧热的大小,探究燃烧过程中的能量转化规律,加深对燃烧热概念的理解。
实验原理,燃烧热是指单位物质在标准状态下完全燃烧时放出的热量。
实验中我们采用量热器测定燃烧热,将待测物质放入量热器内燃烧,通过测定温度变化和质量变化,计算出燃烧热。
实验步骤:1. 将待测物质(如镁丝)放入量热器内,称取质量m1;2. 用精密天平称取一定质量的水m2,并记录水的初始温度;3. 用点火器点燃待测物质,待燃烧结束后,测量水的最终温度;4. 测量燃烧后的待测物质的质量m3。
实验数据记录与处理:1. 待测物质质量m1 = 0.05g;2. 水的质量m2 = 100g,初始温度t1 = 20℃,最终温度t2 = 45℃;3. 燃烧后待测物质质量m3 = 0.02g。
实验结果计算:1. 待测物质燃烧放出的热量Q = mcΔT,其中m为水的质量,c为水的比热容(4.18J/g℃),ΔT为温度变化;2. 待测物质燃烧放出的热量Q = 100g × 4.18J/g℃× (45℃ 20℃) = 6270J;3. 待测物质燃烧放出的热量Q = 6270J;4. 待测物质的质量变化Δm = m1 m3 = 0.05g 0.02g = 0.03g;5. 待测物质燃烧放出的热量Q' = Q/Δm = 6270J/0.03g = 209000J/g。
实验结论,根据实验数据计算得出,待测物质燃烧放出的热量为209000J/g。
通过本次实验,我们深刻理解了燃烧热的概念,并掌握了测定燃烧热的方法和步骤。
同时,实验结果也验证了燃烧过程中的能量转化规律,为我们进一步学习热化学提供了重要的实验基础。
总结,本次实验通过测定燃烧热,加深了我们对燃烧过程中能量转化规律的理解,为我们打下了坚实的实验基础。
在今后的学习中,我们将进一步探索热化学的奥秘,不断提高实验操作技能,培养科学精神,为将来的科学研究和工作打下坚实的基础。
一、实验目的1. 了解燃烧热的定义和意义;2. 掌握燃烧热的测定方法;3. 熟悉氧弹量热计的使用和操作;4. 分析实验误差,提高实验技能。
二、实验原理燃烧热是指1摩尔物质在恒定压力下完全燃烧时,生成稳定的氧化物所放出的热量。
在实验中,通过测定一定量的可燃物质在氧弹中完全燃烧时,氧弹及周围介质(水)的温度升高,从而计算出燃烧热。
实验原理如下:1. 燃烧热的计算公式:Q = m q,其中Q为燃烧热,m为可燃物质的质量,q为燃烧热的热值。
2. 热值q的测定:通过测量氧弹及周围介质(水)的温度升高,计算出热量Q,然后除以可燃物质的质量m,得到热值q。
3. 燃烧热的测定:根据热值q和可燃物质的摩尔质量,计算出燃烧热。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:氧弹量热计、数字式精密温度计、电子天平、秒表、量筒、烧杯、试管、滴管、点火器等。
2. 试剂:苯甲酸(标准物质)、萘(待测物质)、蒸馏水、点火丝等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器,检查氧弹量热计是否正常工作。
2. 称取一定量的苯甲酸,放入氧弹中,密封。
3. 将氧弹放入量热计的水中,预热至室温。
4. 用点火器点燃点火丝,迅速将点火丝伸入氧弹中,点燃苯甲酸。
5. 记录燃烧过程中氧弹及周围介质(水)的温度变化,直至燃烧结束。
6. 计算燃烧热:Q = m q,其中m为苯甲酸的质量,q为燃烧热的热值。
7. 称取一定量的萘,重复上述实验步骤,测定萘的燃烧热。
五、实验数据与结果1. 苯甲酸的燃烧热:- 苯甲酸的质量:0.1000 g- 燃烧热的热值:26.460 kJ/g- 燃烧热:Q = 0.1000 g 26.460 kJ/g = 2.646 kJ2. 萘的燃烧热:- 萘的质量:0.1000 g- 燃烧热的热值:35.640 kJ/g- 燃烧热:Q = 0.1000 g 35.640 kJ/g = 3.564 kJ六、实验误差分析1. 实验误差来源:- 温度计读数误差;- 热值测定误差;- 可燃物质称量误差;- 氧弹密封性能;- 环境温度、湿度等外界因素。
实验报告燃烧热的测定实验报告:燃烧热的测定一、实验目的本实验旨在通过测量物质在氧气中的燃烧热,深入理解热力学第一定律,掌握量热技术和相关仪器的使用方法,提高实验操作技能和数据处理能力。
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)。
对于一般的有机化合物,燃烧反应通常可以表示为:CxHyOz +(x +y/4 z/2)O2 → xCO2 +(y/2)H2O在本实验中,采用氧弹式量热计来测量燃烧热。
氧弹式量热计的基本原理是能量守恒定律,即样品燃烧所释放的能量等于量热计和周围介质所吸收的能量。
量热计与水组成的体系近似为绝热体系,通过测量燃烧前后体系温度的变化(ΔT),以及已知量热计的水当量(W),可以计算出样品的燃烧热。
恒容燃烧热的计算公式为:Qv =CΔT / m其中,C 为量热计和水的总热容量(J/℃),m 为样品的质量(g)。
恒压燃烧热与恒容燃烧热的关系为: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(8314 J/(mol·K)),T 为反应温度(K)。
三、实验仪器与试剂1、仪器氧弹式量热计贝克曼温度计压片机电子天平氧气钢瓶及减压阀2、试剂苯甲酸(标准物质,已知燃烧热)待测物质(如萘)四、实验步骤1、量热计的准备清洗氧弹,擦干并检查是否漏气。
准确称取一定量的引火丝,记录其质量。
2、样品的准备用电子天平准确称取苯甲酸和待测物质,分别压片。
再次准确称取引火丝的质量,并将其缠绕在样品片上。
3、装样将样品片和引火丝放入氧弹的坩埚中,拧紧氧弹盖。
4、充氧缓慢向氧弹中充入氧气,压力达到 15 20 MPa。
5、测量初始温度将氧弹放入量热计内桶中,插入贝克曼温度计,搅拌均匀,测量体系的初始温度。
6、点火燃烧接通电源,点火,记录温度随时间的变化,直至温度不再升高,记录最高温度。
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. 15Ⅰ、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℃。
燃烧热测定实验报告实验目的:本实验旨在通过测定燃烧反应的热变化,了解不同物质的燃烧热,并探究燃烧热与反应物的化学性质之间的关系。
实验原理:燃烧热是指在恒定压力下,单位物质完全燃烧所释放的热量。
实验中,我们使用量热器来测定燃烧反应的热变化。
量热器是一个密闭的容器,容器中装有水和待测物质,通过测量水温的变化来计算出燃烧反应的热变化。
实验步骤:1. 准备工作:将量热器清洗干净,并将水注入到量热器中,测量初始水温。
2. 称取待测物质并放入燃烧炉中进行燃烧,同时点燃物质。
3. 观察燃烧反应,记录燃烧时产生的火焰、气味等特征,并注意安全。
4. 在燃烧过程中,用玻璃棒轻轻搅拌水中的待测物质,使其充分溶解。
5. 当燃烧过程结束后,立即用温度计记录水温的变化,并记录最终水温。
6. 将实验数据整理,并计算出燃烧反应的热变化。
实验结果与讨论:根据实验数据计算得出的燃烧热为xxx J/g。
通过与已知物质的燃烧热进行对比,可以得出待测物质的化学性质。
实验结论:通过本实验测定得到的燃烧热,可以反映出待测物质的燃烧特性和化学性质。
根据实验结果,我们可以推测待测物质的化学键类型、燃烧产物等信息。
燃烧热的大小还可以用来评价物质的燃烧效率和能量利用率。
实验中可能存在的误差:1. 实验过程中,可能会有部分热量散失到周围环境中,导致测得的燃烧热偏小。
2. 实验中可能存在计量误差,导致实验数据的不准确性。
实验改进方向:1. 可以考虑在实验过程中采取保温措施,减少热量的散失。
2. 可以增加实验重复次数,提高数据的准确性。
总结:通过本次燃烧热测定实验,我们了解到了燃烧热的含义和测定方法,掌握了量热器的使用技巧,同时也对不同物质的燃烧热有了更深入的了解。
通过实验数据的分析和计算,我们可以推测物质的化学性质,并通过改进实验方法来提高实验的准确性和可靠性。
燃烧热的研究对于能源利用和环境保护具有重要意义,希望通过今后的学习和实践,能更深入地探究燃烧热的相关问题。
燃烧热的测定实验报告数据处理实验目的:
本次实验的目的在于测定实验物质燃烧时所释放出来的热量,即燃烧热,并进行数据处理。
实验原理:
本次实验采用加热量计法进行,即先对固体物质进行点燃,然后将其悬挂于装有空气的加热量计箱中,并测定加热量计箱所升高的温度变化,最终通过计算,求解出燃烧热。
实验步骤:
1. 取出实验物质,并将其放入点燃器中点火;
2. 把点燃的物质放入加热量计箱中,并将量计箱的盖子盖好;
3. 等待加热量计箱内物质完全燃烧,并且较长时间内无明显变化;
4. 记录下加热量计箱内温度的初始值以及燃烧结束后的终值,计算出温度升高的值△T;
5. 记录下量计箱的重量以及量计箱能量当量的值,求出燃烧热(Q)。
实验数据:
通过实验测算,我们得到以下数据:
量计箱重量:156.8g
加热量计箱能量当量:2121J/g℃
初始温度:25.2℃
终止温度:57.6℃
数据处理:
根据上述实验数据,我们首先需要计算出温度变化值△T:△T=57.6℃-25.2℃=32.4℃
然后,计算燃烧热(Q):
Q=(156.8g×2121J/g℃×32.4℃)/1000=107.24kJ
实验结论:
本次实验利用加热量计法,测定了实验物质在燃烧时所释放出来的热量,即燃烧热,并通过数据处理,得到了燃烧热的数值为107.24kJ。
燃烧热的测定实验报告燃烧热的测定实验报告引言:燃烧热作为一种重要的物理量,在化学领域中具有广泛的应用。
本实验旨在通过测定乙醇的燃烧热,了解燃烧热的测定原理和方法,并探究乙醇燃烧过程中的能量转化。
一、实验原理燃烧热是指物质在常压下完全燃烧时释放或吸收的热量。
在本实验中,我们采用容量瓶法测定乙醇的燃烧热。
该方法基于能量守恒定律,通过测量燃烧前后水的温度变化来计算燃烧热。
二、实验步骤1. 准备工作:将容量瓶清洗干净,并用酒精擦拭干燥。
2. 实验装置搭建:将容量瓶倒置放入水槽中,保证瓶口浸入水中,水槽中的水高度要稍高于瓶口。
3. 实验准备:将量热器中的水加热至60℃左右,记录初始温度。
4. 实验操作:用锡夹夹住容量瓶,在瓶口处点燃乙醇,迅速将瓶口塞入水槽中,使乙醇完全燃烧。
5. 实验数据记录:记录燃烧前后水的温度变化,同时记录乙醇的质量和燃烧时间。
三、数据处理与分析1. 温度变化计算:根据实验数据计算燃烧前后水的温度变化,即△T = T2 - T1。
2. 燃烧热计算:根据能量守恒定律,燃烧热Q = mc△T,其中m为乙醇的质量,c为水的比热容。
3. 不确定度分析:考虑实验中的误差来源,如温度计的精度、水槽中水的温度均匀性等,计算燃烧热的不确定度。
四、结果与讨论通过实验测定,我们得到了乙醇的燃烧热为XXX kJ/mol。
与文献值进行比较,发现实验结果与文献值相近,说明实验方法的可靠性和准确性。
燃烧热的测定结果反映了乙醇分子在燃烧过程中能量的释放情况。
乙醇燃烧时,碳氢化合物与氧气发生反应,生成二氧化碳和水。
这一反应是一个放热反应,因此燃烧热为负值,表示能量的释放。
在本实验中,我们采用容量瓶法测定燃烧热。
容量瓶法的优点是操作简便,仪器简单,且不需要使用昂贵的仪器设备。
但同时也存在一定的误差来源,如瓶口与水的接触不完全、瓶口塞入水槽时的热量损失等。
为了提高实验结果的准确性,可以采取一些改进措施,如使用更精确的温度计、保证瓶口与水的充分接触、增加实验重复次数等。
燃烧热的测定实验报告本文将介绍一种测量物质燃烧热的实验方法,即燃烧热的测定实验,这是化学实验中常用的一种。
燃烧热是指物质在完全燃烧时释放的热量,是一种热力学量,能够反映物质的化学活性。
燃烧热的测定实验是在常温下开展的,旨在检验化学反应是否释放热量或吸收热量。
实验步骤:1.测量物质质量:首先要准确地测量物质的质量,使用天平进行称量。
可选用两种物质,如氯化铵和硫酸钠。
2.搭建实验装置:在实验室的通风橱内搭建装置,将加热器、称量装置、燃烧炉等放置在一个四方形木板上,并用夹子固定。
3.准备燃烧热计:将燃烧热计安装在装置上,通过其红外传感器测量反应热量。
4.确定燃烧反应物:将测量的物质放入燃烧炉中,使用点火器点燃反应物。
在氯化铵和硫酸钠分别的实验中,氯化铵来自铵和氯离子的化合物,硫酸钠则是由硫酸和钠离子组成的物质。
5.测定燃烧热:在燃烧过程中,可以通过测量燃烧炉中的能量损失,计算出反应的燃烧热值。
燃烧热计可以直接测量得到这个数值。
实验结果:对于氯化铵,多次实验表明其燃烧热为-1393.6千焦耳/摩尔。
对于硫酸钠,其燃烧热为-1385.4千焦耳/摩尔。
这两个值非常接近,说明实验结果是可靠的。
实验原理和应用:燃烧热的测定实验可以检验化学反应是否具有放热或吸热性质,是热力学研究中不可或缺的实验之一。
实验原理基于反应热的概念,即定义在常量温度下,当化学反应发生时,吸收或释放的热量与这个反应有关系,称为反应热。
燃烧热是一种特殊的反应热,它涉及的化学反应是完全燃烧反应。
该实验的应用领域非常广泛,如在化学反应中测量反应热,评价燃料的能量效率等方面均有应用。
结论:通过燃烧热的测定实验,我们可以得到物质的燃烧热值,并了解到燃烧热的意义和应用。
燃烧热对于化学反应研究有着重要意义,同时也在燃料评价、环境保护等众多领域有着广泛应用。
实验二燃烧热的测定一、实验目的1.通过萘的燃烧热测定,了解燃烧热实验装置各主要部件的作用,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。
二、基本原理燃烧热是指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),恒容燃烧热等于这个过程的内能变化Δ(U)。
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:Q P= Q V+ΔnRT (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(1)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(卡计)。
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2-l。
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,所图2-1 图2-2⒈搅拌棒⒉外筒⒊内筒⒋垫脚⒌氧弹⒍传感器⒎点火按键⒏电源开关⒐搅拌开关⒑点火输出负极⒒点火输出正极⒓搅拌指示灯⒔电源指示灯⒕点火指示灯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:m Q WQ M T mV r 点火丝点火丝卡·-∆= (2)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(如果点火丝用镍丝,则Q 点火丝= 3.245kJ ·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 =26.460kJ ·g -1)来标定。
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。
实验二燃烧热的测定一、目的要求1.明确燃烧热的定义,了解Q V与Q p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;5.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(Q V),Q V=ΔU。
恒压条件下测得的燃烧热为恒压燃烧热(Q p),Q p =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:Q p=Q V+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。
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。
应作如下校正:通常样品燃烧后温上升为1.5~2.0℃,在燃烧前后观测水温变化,将水温对时间作图,联成折线FHED,如图2所示。
图中C点相当于开始之点,D点为观测到的最高温度。
对H点对应的温度T1和G点对应的温度T2的平均为T,经T点作横坐标的并行线TO与折线交于O,然后过O点作垂直线ab分别与FH和GE交F、E两点,这两个交点所示间隔温度即所求真实温差ΔT。
三、仪器和试剂氧弹量热计(附压片机一台);分析天平1台;2000mL、1000mL容量瓶各1个;氧气瓶氧气表各一个;分析纯苯甲酸;分析纯萘;引火丝10cm,棉线。
四、实验步骤1压片:首先截取镍丝15cm,截取棉线10 cm,然后压片。
从压片机中抽出上模和中模,将中模(平面)一面朝上,将上模放在中模上,用药勺取约0.6 g药品(苯甲酸或萘),加入上模中。
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萘的燃烧热;2. 掌握用雷诺法校正温差的方法;3. 掌握用氧弹式量热计测定燃烧热的实验技术. 二、实验原理燃烧热的定义是:1mol 物质完全燃烧时的热效应. 萘完全燃烧的方程式为:108222()12()10()4()C H s O g CO g H O l +=+ (2-1)恒压条件下的热效应为P Q , 恒容条件下的热效应为V Q , 将反应前后的各气体物质视为理想气体, 并忽略凝聚相的体积, 则二者之间的关系是:P V g =+Q Q RT ν∑ (2-2)或 c m c m =+g H U RT ν∆∆∑ (2-3)g ν为反应式中气体物质的化学计量系数; R 为摩尔气体常数; T 为夹套中水的绝对温度. 本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热c m U ∆, 然后再计算出萘的恒压燃烧热c m H ∆. 因c m / 4.0U m M l C T -∆+=∆总 (2-4)m 为被测物的质量; M 为被测物的摩尔质量; 4.0 为镍丝的燃烧系数(单位J·cm -1); l 为燃烧镍丝长度; C 总为量热系统(包括内水桶, 氧弹、测温器件, 搅拌器和水)的总热容量(量热系统每升高1K 所需的热量). 其值由已知燃烧热值的苯甲酸(∆c H m 苯甲酸 = -3226.7 kJ/mol, 298 K)确定, 求出量热系统的总热容量 C 总后, 再用相同方法对其它物质进行测定, 测出温升∆T , 代入上式, 即可求得其燃烧热.苯甲酸完全燃烧的方程式为:6522215(s)+O (g)=7CO (g)+3H O(l)2C H COOH (2-5)由于氧热量计不是严格的绝热系统, 热量计与周围环境的热交换无法完全避免, 因而从温度计上读的温差就不是真实的温差∆T, 需对测量温差进行校正, 常用雷诺(Renolds)作图法校正温度变化值. 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°C. 预先调节水温低于室温1.00°C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. 得一曲线如图2.1(a). 图中H点相当于燃烧开始时出现升温点, 温度为T1, 热传入介质; D点为读数中的最高温度点, 在T =(T1+T2)/2处作平行于横轴的直线交曲线于I 点, 过I点作垂直于横轴的直线ab, 然后将FH线和GD线外延长交ab线于A和C两点. A点与F点的温差, 即为校正后的温度升高值∆T. 图中AA′为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间∆t1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∆t2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. 即为苯甲酸燃烧所引起的温度升高值; 用同样处理方法求萘燃烧的T, 苯甲酸实验数据代入式(2-4), 即可求得C总.在某些情况下, 有时量热计绝热情况良好, 而搅拌器功率较大, 不断引进的能量使得曲线不出现极高温度点, 如图2.1(b) 所示, 这时仍可按相同原理校正.(a) 绝热较差的系统(b) 绝热较好的系统图2-1 温度校正图三、预习要求1. 了解绝热式量热计的原理、构造及使用方法;22. 了解有关高压钢瓶知识及使用方法;3. 熟悉热力学第一定律、燃烧热、摩尔燃烧热等实验相关的理论知识;4. 了解雷诺校正图的含义及相关计算.四、仪器和药品燃烧热测定装置1套; 氧弹量热计1套; 温差测量仪1台; 氧气钢瓶(附氧气表)1个; 压片机(公用); 电子天平1台; 万用表(公用); 小镊子1个; 容量瓶(1000 ml)1个; 镍丝若干; 尺子1把; 水桶1只.苯甲酸(分析纯); 萘(分析纯).五、实验步骤(一) 量热系统的总热容量C总1. 样品制作粗称大约0.8 g苯甲酸(切勿超过1.0g), 在压片机上压成圆片(在标有苯甲酸的压片机上压制, 不能与萘的共用). 不要过于用力, 也不要太松. 样片压得太紧, 点火时不易全部燃烧; 压得太松, 样品容易脱落. 将样品在干净的滤纸上轻击二、三次, 再精称, 记录质量.2. 装样并充氧气拧开氧弹盖, 将氧弹内壁擦干净, 特别是电极下端的不锈钢丝更应擦干净. 取洁净的燃烧皿, 底部平放1个陶瓷套管, 小心将样品片放置在陶瓷套管上, 然后放在氧弹下端的金属托架上. 取一引燃用镍丝, 用直尺量取其长度, 并记录. 按图2-2将镍丝两端固定在氧弹电极上. 镍丝与药片充分接触, 但与燃烧皿切不可相碰, 以免造成短路. 用万用电表检查两极间电阻值, 一般不应大于10 Ω, 保证线路连接良好.图2.2 氧弹内部示意图1. 电极;2. 燃烧皿;3. 镍丝;4. 药片旋紧氧弹盖, 然后充氧. 首先顺次打开氧气钢瓶总阀门和减压阀门, 充氧前先用氧气置换氧弹中的空气, 即充入0.5 MPa的氧气然后放掉. 再使氧弹中充入1.5~2 MPa的氧气(要1min左右, 勿超过2.5 MPa). 关闭氧气瓶总阀门, 放掉氧气表中的余气. 再次用万用表检查两电极间的电阻. 如阻值过大, 表明接触不好, 则应放出氧气, 开盖检查并连接好后重新充气, 待用.3. 测量(1) 用温差测量仪测定夹套水温, 记录其温度值.(2) 先在水桶中调节自来水的温度低于夹套水温1.0°C左右, 再用1L大容量瓶准确量取已被调好水温的自来水3 L于内桶中. 将充好气的氧弹垂直、缓慢放入水桶中央, 放稳(水面盖过氧弹端面, 如内有气泡逸出, 则表明氧弹漏气, 需要查找漏气原因并排除);(3) 点火电极插头插在氧弹的两电极上, 盖上盖子, 将温差测量仪探头从夹套中取出插入内盛水桶中, 在面板上按下搅拌按钮,开始搅拌.(4) 搅拌几分钟, 待温度变化基本稳定后, 开始读点火前最初阶段的温度, 每间隔20 s读取一次, 共读取10次. 自开始读取温度到点火, 称为前期. 读数完毕, 立即按电钮点火, 指示灯熄灭表示着火, 点火成功后, 此时系统温度迅速上升, 进入反应期. 在反应期, 继续每20 s读取一次温度. 当温度变化缓慢, 进入了末期, 再记录10次末期温度变化, 目的是为了观察在末期温度下, 量热系统与环境的热交换情况. 如果点火后2 min内温度变化很小, 温度也不见迅速上升, 说明样品未燃烧, 点火失败, 则应重新操作.(5) 小心取出温差测量仪探头, 插入夹套水中, 再打开桶盖, 拔去电极插头, 取出氧弹, 放出余气, 然后旋开氧弹盖, 检查样品燃烧是否完全. 氧弹中应没有明显的燃烧残渣. 若发现较多的黑色残渣(说明什么? ), 则应重做实验. 测量燃烧剩下的镍丝长度, 以计算镍丝实际燃烧长度l. 倾出水桶中的自来水, 最后擦干氧弹和盛水桶. 待用.(二) 萘的燃烧热Q V 测量4称取0.5~0.6 g左右切勿超过(0.8g)的片剂萘, 压片(在标有萘的压片机上压制, 不能与苯甲酸的共用!). 萘燃烧热Q V 的测定方法和操作步骤与C总值测定完全相同.【注意事项】1. 样品点燃及燃烧完全与否, 是本实验最重要的一步. 应该小心仔细地压片, 装样, 绑镍丝和充气.2. 氧弹充气时要注意安全, 人应站在侧面, 减压阀指针不可超过2 MPa.3. 在实验过程中测量夹套水温时(用于升温曲线的中点作垂直线用), 应注意观察夹套初始温度是否和室温一致, 如不一致, 则应该启用恒温槽来稳定夹套水温, 以减少测量误差.4. 雷诺曲线的校正要准确.5. 注意压片前后应将压片机擦干净.【思考题】1. 在本实验中, 哪些是系统? 哪些是环境? 系统和环境间有无热交换? 这些热交换对实验结果有何影响? 如何校正?2. 固体样品为什么要压成片状? 萘和苯甲酸的用量是如何确定的?3. 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些?4. 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素是什么?5. 使用氧气钢瓶和氧气减压器时要注意哪些事项?六、数据记录与处理1.列表记录数据室温; 大气压;苯甲酸质量; 萘的质量;燃烧前点火镍丝的长度; 燃烧前点火镍丝的长度;燃烧后点火镍丝的长度; 燃烧后点火镍丝的长度;夹套水温; 夹套水温;盛水桶水温; 盛水桶水温;2. 作萘燃烧的雷诺校正曲线图.3. 计算萘在恒容下完全燃烧的∆c U m, T 和萘的燃烧热∆c H m, T, 并与文献值比较.七、参考文献1. 金丽萍, 邬时清, 陈大勇编, 物理化学实验(第二版), 上海:华东理工大学出版社出版社, 19992. 郑传明, 吕桂琴编, 物理化学实验, 北京:北京理工大学出版社, 20056。
燃烧热实验报告实验目的:本实验旨在通过测量燃烧过程中产生的热量,进一步了解燃烧反应的特性,并通过实验数据计算得出燃烧热。
实验器材:1. 量热器2. 燃烧炉3. 温度计4. 称量器具5. 试管6. 温度计夹管夹实验原理:燃烧是指物质与氧气发生剧烈的氧化反应,在这个过程中会释放出大量的热量。
根据热力学第一定律,燃烧过程中释放热量等于体系内部能量的减少。
因此,通过测量燃烧反应前后的温度变化,可以得出体系内部能量的变化,从而计算得出燃烧热。
实验步骤:1. 将量热器装填水至一个合适水平,记录下初始水温并称量量热器的质量。
2. 在温度计夹管夹中夹住温度计,然后将其悬挂在量热器内。
3. 将燃烧炉点火,使其火焰处在稳定状态,调整好燃烧炉的高度。
4. 轻轻将燃烧炉置入量热器内,注意保持水面不溢出,并避免火焰直接接触量热器壁。
5. 稳定燃烧炉位置后,开始计时,并记录下每隔一定时间的水温。
6. 在燃烧过程中,应保持燃烧炉的高度和位置不变,并注意观察燃烧炉的火焰状态。
7. 当温度上升到一定值后,及时熄灭燃烧炉并记录最高水温。
8. 熄灭燃烧炉后,继续观察水温的变化,直到水温稳定。
9. 记录实验结束时水的最终温度。
实验结果:根据实验过程中记录的数据,可以绘制出水温随时间变化的曲线图。
我们可以观察到在燃烧过程中,水温逐渐升高,直至达到最高点,然后逐渐降温直至稳定。
实验结束时的最终温度将作为计算的基准。
实验计算:根据实验结果,我们可以计算出燃烧热的值。
首先,由于量热器中水的质量已知,可以根据温度的变化求出水的温度变化的总和ΔT。
根据热容定律,水的质量与摩尔热容之间有以下关系:Q = c × m × ΔT其中,Q表示燃烧热,c表示水的摩尔热容,m表示水的质量,ΔT表示水的温度变化总和。
根据反应方程,可以得到摩尔燃烧热与反应物摩尔数的关系:Q = n × ΔH其中,Q表示燃烧热,n表示反应物的摩尔数,ΔH表示摩尔燃烧热。
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/℃。
式(3-5)是最理想、最简单的情况。
但是,由于一方面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[需由温度-时间曲线(即雷诺曲线)确定初温和最高温度];另一方面,多数物质不能自然,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,式(3-5)左边必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去,如式(3-6):-nQ V,m-m点火丝Q点火丝=C△T (3-6)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,点火丝(铁丝)燃烧热为-6694.4J/g;△T为校正后的温度升高值。
仪器热容C的求法是用已知燃烧焓的物质(如本实验用的苯甲酸),放在量热计中燃烧,测其始、末温度,经雷诺校正后,按式(3-6)即可求出C。
样品完全燃烧是实验成功的第一关键,为此氧弹充以1.0~1.5Mpa的高压氧,因此要求氧弹密封耐压、耐腐蚀。
同时,为燃烧完全,避免充氧时样品散开,粉末状样品必须压成片状。
第二关键是使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给卡计本身和其中盛装的水,而几乎不与周围环境发生热交换。
为了减少卡计与环境的热交换,卡计放在一个水恒温的套壳中,故称外壳恒温卡计。
另外卡计壁高度抛光也是为了减少辐射。
虽然采取了多种措施,但热漏还是无法完全避免,因此,燃烧前后温度的变化值还是不能直接精确测出来,必须经过雷诺作图法或计算法校正。
本实验用精密数字式贝克曼温度计来测量温度差。
【仪器和试剂】外槽恒温式氧弹卡计(1个),氧气钢瓶(1瓶),压片机(2台),数字式贝克曼温度计(1台),0~100℃温度计(1支),万用电表(1个),扳手(1把);萘(A.R),苯甲酸(A.R),点火丝(铁丝)(约10cm长)。
【实验步骤】(1)测定氧弹卡计和水的总热容C①样品压片压片前,线检查压片用模子,若发现压模有铁锈、油污和尘土等,必须擦净后才能进行压片。
用台秤称取约0.8g左右的苯甲酸,压好样品,再用分析天平分别准确称取一段10cm 长得点火丝和棉线,再用棉线将点火丝绑在样品(不能有粉末)上,然后在分析天平上准确称重。
②装置氧弹、充氧气将绑好点火丝的苯甲酸样品放在氧弹卡计的燃烧皿中,压片应尽量进入燃烧皿(切忌把压片悬挂于燃烧皿上方),将点火丝的两端分别嵌入绑紧在氧弹中的两根电极上,旋紧氧弹盖,用万能电表检查电机是否通路。
连接好氧气瓶和氧气减压阀表,并用铜导管(高压管)将减压表与氧弹进气管相连接,打开氧气瓶上端阀门,此时减压阀表中指针旋转所指示的压力即为氧气瓶中氧气总压力,然后略微旋紧减压阀(即打开),使减压表上另一表盘的指针压力读数约为10kg/cm2 1MPa。
随即放松(即关闭)减压阀。
按动充氧装置的手柄,使充氧仪上压力表的指针为10MPa,保持数秒,此时氧弹已充有约10Mpa的氧气,为了排除氧弹内的空气,应反复充放两三次。
取下氧弹。
关闭氧气瓶上的阀门,打开减压阀,放掉管边和氧气表中的余气。
③燃烧温度的测量将充好氧气的氧弹再用万用表来检查是否通路。
若通路则可将氧弹放入卡计的水桶内,用量筒准确量取自来水3000mL倒入水桶内,装好搅拌轴(叶片不能碰壁)。
盖上盖子,将贝克曼温度计探头插入水中。
插到桶中氧弹一半深度的位置,此时用普通温度计读出水外筒水温和铜水桶内的水温。
氧弹两电极用电线连接在点火器上,然后开动搅拌马达,待温度稳定上升后,每隔半分钟读取贝克曼温度计一次,这样连续记录5min,得到燃烧前期的温度。
此刻迅速按下点火器上点火键通电点火。
判断点火是否成功有两个标准:一是点火器电流表指针是否先发生偏转(表示已通电)后又迅速回零(表示点火丝已燃断);二是温度在1min内是否迅速上升。
否则需打开氧弹检查原因。
自按下点火键点火后,读数仍0.5min记录一次,直到温度出现最高点(或温度基本维持不变),此阶段的温度作为燃烧期间的温度;当温度升到最高点并开始下降后仍继续记录5min作为燃烧结束后期温度,方可停止实验。
实验停止后,小心取出贝克曼温度计,拿出氧弹,放出氧弹中剩余气体,最后旋开氧弹盖,检查样品燃烧结果,若氧弹有许多黑色的残渣,表示燃烧不完全,实验失败。
燃烧完全的,燃烧后剩下的铁丝取出称其重量(或事先称出每厘米铁丝重量,用量长度的办法计算重量)。
自点火丝重量中减去未燃烧铁丝重量再计算。
倒去铜水桶的水并用毛巾擦干待下次实验用。
用同样方法,再用苯甲酸进行一次实验,求平均值。
(2)萘然烧热的测定①称取0.5g左右的萘两份,同上实验操作进行两次,求平均值。
②最后倒去自来水,擦干铜水桶待下次实验用。
【数据处理】①用图解法求出苯甲酸燃烧引起卡计温度变化的差值△T,计算卡计的热容C,并求出两次实验所得水当量的平均值。
②用图解法求出萘燃烧引起卡计温度变化的差值△T,计算萘的恒容摩尔燃烧热Q V,m(两次实验的平均值)。
③由恒容摩尔燃烧热Q V,m求恒压摩尔燃烧热Q p,m、(即△c H m)。
④由基尔霍夫定律将△c H mθ(T)换成△c H mθ(298. 15K),并与文献值比较[所需数据自行查表,此处认为压力始终为1atm (101325Pa)]。
【实验评注与拓展】本实验成功的关键:①保证样品完全燃烧,是实验成功的关键之一,为此,样品压片须力度适中;②氧弹点火要迅速而果断,点火丝与电极要接触良好,防止松动;③实验结束后,一定要把未燃烧的铁丝重量从公式中减掉;④在测定过程中,应该避免卡计周围的温度大幅度波动。
量热法是物理化学中一个重要的实验技术,主要用来测定反应的热效应(包括燃烧热、物质生成热、中和热、反应热等)、相变热和热容等。
它能定性检测放热或吸热过程的存在,定量测定这些过程的进行程度;用来研究物质的平衡性质;通过热化学数据研究某些有机物的结构等,这些数据对于热力学和热化学的计算是很重要的。
例如:有些化合物如蔗糖等,不能从稳定的单质直接合成,其生成焓也就无法通过实验直接测定,只能依靠间接方法进行测定。
对于有些容易在氧气中燃烧的物质(如大多数的有机物),则可以测定其燃烧热。
在燃烧产物生成焓都已知的情况下,利用盖斯定律可求得该化合物的生成焓。
另外,本实验所用氧弹卡计,除可以测定固体物质的燃烧热外,也可以测定液体物质的燃烧热;不仅限于物质在氧中的燃烧,也可充以其他气体,如充氯气研究物质氯化反应的热效应。
【提问与思考】①什么是燃烧热?它在化学计算中有何应用?答:燃烧热是指在一定压力、温度下,某物质完全氧化成相同温度的指定产物时的焓变。
在化学计算中,它可以用来求算化学反应的焓变以及生成焓。
②测量燃烧热两个关键要求是什么?如何保证达到这两个要求?答:A.样品完全燃烧,所以样品的量不能太多,压片不能太紧也不能太松。
B.量热计完全绝热,事实上不可能实现,因此需要经过合雷诺校正得到准确的温差变化。
③实验测量到的温度差值为何要经过雷诺作图法校正,还有哪些误差来源会影响测量的结果?答:因为要保证实验的准确性须保证量热计完全绝热,但这是不可能的,系统和环境间或多或少会存在热交换,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。
其他误差来源:样品是否充分燃烧。
④在本实验中,哪些是系统?哪些是环境?系统和环境间有无热交换?这些热交换对实验结果有何影响?如何校正?答:盛水桶内部物质及空间为系统,除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境,系统和环境之间有热交换,热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值,可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。
⑤固体样品为什么要压成片状?萘和苯甲酸的用量是如何确定的?答:压成片状有利于样品充分燃烧;萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大,量太多不能充分燃烧,可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。
⑥试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些?答:压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着;压片太松、氧气不足会造成燃不尽。