燃烧热的测定
1. 简述燃烧热测定的实验原理。
答：1mol的物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热。所谓完全燃烧是指该化合物中的C变为CO2(气)，H变为H2O(液)，S变为SO2(气)，N变为N2(气)，Cl成为HCl(水溶液)，其它元素转变为氧
化物或游离态。
燃烧热可在恒压或恒容条件下测定。由热力学第一定律可知：
在不做非膨胀功情况下，恒容燃烧热Q v等于内能变化ΔU，恒压燃
烧热Q p等于焓变化ΔH。在氧弹式热量计中测得燃烧热为Q v，而一般热化学计算用的值为Q p，两者可通过下式进行换算：
Q p＝Q v十ΔnRT
(1) 式中：Δn为燃烧反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差；R为摩尔气体常数；T为反应热力学温度。
测量燃烧热的仪器称为热量计。本实验采用氧弹式热量计，如
图71-1所示。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
（图71-2），
然后使样品完
全燃烧，放出
的热量传给盛
水桶内的水和
氧弹，引起温
度上升。
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出的热量使氧
弹本身及其周围的介质（实验用水）和热量计有关的附件温度升高，测量介质在燃烧前后体系温度的变化值ΔT，就可求算出该样品的恒容燃烧热，其关系式如下：
m Q v + lQ点火丝+ qV = (C计+ C水m水) ΔT
(2) 式中：Q v为物质的恒容燃烧热(J·g-1)；m为燃烧物质的质量(g)；Q
点火丝为点火丝的燃烧热(J·g-1)；l为燃烧了的点火丝的质量(g)；q为
空气中的氮氧化为二氧化氮的生成热(用0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸时，每毫升碱相当于5.98J)，V为滴定硝酸耗用的NaOH的体
积(mL)；C计为氧弹、水桶、温度计、搅拌器的热容(J·k-1)；C水为水的比热(J·g-1·k-1)；m水为水的质量(g)；ΔT为燃烧前后的水温的变化值（K）。
如在实验过程中，每次的用水量保持一定，把式(2)中的常数合并，即令
k = C计+ C水m水
则：m Q v + lQ点火丝+ qV = k ΔT (3) k为仪器常数。可以通过用已知燃烧热的标准物质(如苯甲酸)放在量热计中燃烧，测出燃烧前后温度变化，则：
k = (m Q v + lQ点火丝+ qv)/ΔT
(4)
用同样的方法把待测物质置于氧弹中燃烧，由温度的升高和仪
器的热容，即可测定待测物质的恒容燃烧热Q v，从(1)式计算恒压燃烧热Q p。实验中常忽略qV的影响，因为氧弹中的N2相对于高压O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而带来的误差可能会超过N2本身带来的误差，操作中可以采用高压O2先排除氧弹中的N2，这样既
快捷又准确。先由苯甲酸的理论恒压燃烧热根据公式算出恒容燃烧热，从而计算出仪器常数k，然后再测定恒容燃烧热根据公式转换
的实际恒压燃烧热。
2. 在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时，应注意哪些事项？
答：在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时，应注意以下几点：
(1) 氧气瓶及其专用工具严禁与油脂接触，操作人员不能穿用沾有各种油脂或油污的工作服、手套以免引起燃烧。
(2) 氧气钢瓶应直立放置要固定，远离火源，严禁阳光暴晒。
(3) 氧气减压阀要专用，安装时螺扣要上紧。
(4) 开启气瓶时，操作者应站在侧面，即不要面对减压阀出口，以免气流射伤人体。不许敲打气瓶如何部位。
(5) 用完气后先关闭气瓶气门，然后松掉气体流量螺杆。如果不松掉调节螺杆，将使弹簧长期压缩，就会疲劳失灵
(6) 气体将用完时，气瓶中的气体残余压力一般不应小于几个兆帕/平方厘米，不得用完。
(7) 气瓶必须进行定期技术检验，有问题时要及时处理，不能带病运行。
(8) 请仔细阅读气瓶及气体减压阀的使用说明书，以得到更详细的介绍。
3. 测定非挥发性可燃液体的热值时，能否直接放在氧弹中的不锈钢杯里测定？挥发性的可燃液体情况又怎样？
答：均不能直接放在氧弹中的不锈钢杯里测定，非挥发性或挥发性的可燃液体均应化装入胶囊或玻璃小球内点燃，这样才能保证样品完全燃烧。
4. 燃烧热的测定实验中，标定量热计热容后，测定试样时忘记换铁桶中的水对实验有无影响？为何要严格控制样品的称量范围？
答：有影响，因为热容是温度的函数，不同温度下量热计的热容严格来讲不等。样品质量太少了温差测量误差较大，样品质量太多了，不能保证燃烧完全。
5. 在燃烧热的测定实验中，为什么要测真实温差？怎样测定？
答：在燃烧热的测定实验中，实验成功的首要关键是保证样品完全燃烧；其次，还须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给热量计本身及其介质，而几乎不与周围环境发生热交换。为了做到这一点，热量计在设计制造上采取了几种措施，例如：在热量计外面设置一个套壳，此套壳有些是恒温的，有些是绝热的。因此，热量计又可分为主要包括恒温式热量计和绝热式热量计。另外，热量计壁高度抛光，这是为了减少热辐射。量热计和套壳间设置一层挡屏，以减少空气的对流。但是，热量的散失仍然无法完全避免，这可以是由于环境向热量计辐射热量而使其温度升高，也可以是由于热量计向环境辐射而使热量计的温度降低。因此，燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过雷诺（Renolds）温度校正图进行校正。具体方法如下。
当适量待测物质燃烧后使热量计中的水温升高1.5-2.0℃。将燃烧前后历次观测到的水温记录下来，并作图，连成abcd线（图71-3）。图中b点相当于开始燃烧之点，c点为观测到的最高温度读数点，由于量热计和外界的热量交换，曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1，c点对应的温度T2，其平均温度为T，经过T点作横坐标的平等线TO，与折线abcd相交于O点，然后过O 点作垂直线AB，此线与ab线和cd线的延长线交于E，F两点，则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。如图71-3所示，E E'表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高，这部分必须扣除；而F F'表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低，因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。
