实验一燃烧热焓的测定
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实验一燃烧热(焓)的测定一、实验目的:1、了解氧弹量热法的实验原理,掌握燃烧焓的测量技术。
2、学会雷诺校正图的校正方法,掌握Qp与Qv的关系。
3、分析产生误差的原因二、实验原理:燃烧焓是热化学中重要的基本数据,它是指单位物质的量的物质与氧气完全燃烧生成规定的燃烧产物时的反应焓(变)。
所谓规定的燃烧产物是指C变成CO2(气)、H变成H2O(液)、S变成SO2(气)、N变成N2(气)、Cl变成HCl水溶液等。
例如,甲烷在298K时的标准摩尔燃烧焓为:CH4(g)+2O2(g)→ CO2(g)+2H2O(l)= -890.31kJ·mol-1对于燃烧焓的测定来源于量热实验,所依据的是热力学公式:(推导)是反应在恒压条件下测量的恒压热。
对于燃烧反应,实验要在恒容容器中进行,所测量的是反应的恒容热。
由于和的测量条件不同,需按下式进行换算:(推导)式中为气体产物与气体反应物的物质的量之差,R为摩尔气体常数,T为反应的热力学温度。
本实验是利用量热计来测定萘(C10H8)的燃烧热,所测得的是恒容热。
量热计测量的原理是将一定量的待测物质在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使量热计的温度升高,通过测量燃烧反应前后此温度的变化值,就可以计算出该样品的。
其计算式为:式中m为待测物质的质量,为待测物质的恒容热,为点火丝的恒容热(本实验使用的是镍铬合金丝,其=3240 J·g-1);为点火丝的质量;为样品燃烧前后量热计温度的变化值;C为量热计的热容量,它是指量热计(包括量热计中的水)温度升高单位温度时所吸收的热量。
通常用已知的物质标定量热计热容量C,一般采用高纯度的苯甲酸作为标准物质(其恒容热=26460J·g-1)。
当已知量热计热容量C之后,就可以利用上式通过实验测定其它物质的恒容热。
燃烧过程中量热计温度随时间变化的曲线如下图中的曲线abcd所示。
其中ab段表示实验前期,b点相当于开始燃烧之点;bc段相当于燃烧反应期;cd段则为后期。
一、实验名称:燃烧热的测定二、实验目的1、明确燃烧焓的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。
2、通过测定萘的燃烧热,掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
3、掌握氧弹量热计的原理、构造及使用方法。
4、了解、掌握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。
5、学会雷诺图解法校正温度改变值。
三、实验原理在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热(Q v), 其值等于这个过程的内能变化(ΔU)Q v = – MC VΔT/m在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Q p),其值等于这个过程的热焓变化(ΔH)Q p= Q + ΔnRT在略去体系与环境的热交换的前提下,体系的热平衡关系为Q v = – M[(WC水+ C体系)ΔT – Q a L a– Q b L b]/m令 k = WC水+ C体系,则Q v = –M( kΔT – Q a L a– Q b L b)/M其中:M为燃烧物质的摩尔质量;m为燃烧物质的质量;Qv 为物质的定容燃烧热;ΔT为燃烧反应前后体系的真实差;W为水的质量;C为水的比热容;C体系为量热计的水氧弹,水桶,贝克曼温度计,搅拌器的热容;Q a、Q b分别为燃烧丝,棉线容;L a,L b分别为燃烧丝,棉线的长度。
在已知苯甲酸燃烧热值的情况下,我们通过实验可测出k的大小,用同样的方法我们就可以测出萘的燃烧热值Q v。
仪器热容的求法是用已知燃烧焓的物质(如本实验用苯甲酸),放在量热计中燃烧,测其始、末温度,经雷诺校正后,按上式即可求出C。
雷诺校正:消除体系与环境间存在热交换造成的对体系温度变化的影响。
方法:将燃烧前后历次观察的温度对时间作图,联成FHDG线如图4-1或者图4-2。
图中H相当于开始燃烧之点,D点为观察到最高温度读数点,将H所对应的温度T1,D所对应的温度T2,计算其平均温度,过T点作横坐标的平行线,交FHDG线于一点,过该点作横坐标的垂线a,然后将FH线和GD线外延交a线于A、C两点,A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高∆T。
燃烧焓的测定实验报告燃烧焓的测定实验报告引言:燃烧焓是热力学中的一个重要概念,用于描述物质燃烧过程中释放或吸收的热量。
本实验旨在通过测定某种物质的燃烧焓,探究其燃烧特性,并进一步了解燃烧过程中的能量变化。
实验方法:1. 实验器材准备:实验室内,准备好量热器、点火器、天平等实验器材。
2. 实验样品准备:选择某种常见有机物质作为实验样品,如甲醇、乙醇等。
将样品称量并记录质量。
3. 燃烧装置搭建:将量热器放置在三脚架上,将实验样品放在量热器内,使其与空气完全接触。
4. 实验操作:点燃实验样品,观察燃烧过程,并记录燃烧时间。
5. 数据处理:根据实验数据计算得出燃烧焓。
实验结果与讨论:通过实验操作,我们成功测定了某种有机物质的燃烧焓。
在实验过程中,我们观察到实验样品在点燃后燃烧迅速进行,释放出明亮的火焰和大量的热量。
燃烧过程中,我们使用量热器测量了温度的变化,并利用计算公式计算出了燃烧焓。
在实验中,我们注意到燃烧焓的测定受到多种因素的影响。
首先,燃烧过程中需要充分供氧,以保证燃烧反应的进行。
其次,实验样品的质量和燃烧时间对燃烧焓的测定也有一定的影响。
因此,在实验操作中需要注意控制这些因素,以提高实验结果的准确性。
燃烧焓的测定结果可以用于评估物质的燃烧特性。
不同物质的燃烧焓差异较大,这与其分子结构和化学键的强度有关。
通过测定燃烧焓,我们可以了解物质在燃烧过程中的能量变化,进而推断其燃烧产物和反应路径。
实验中,我们还发现了一些有趣的现象。
例如,在实验样品完全燃烧后,我们观察到量热器内的温度明显上升,这说明了燃烧过程中释放的大量热量。
此外,我们还观察到了燃烧过程中产生的一些气体,如二氧化碳和水蒸气。
这些现象都与燃烧反应的特点密切相关。
总结:通过本次实验,我们成功测定了某种有机物质的燃烧焓,并了解了燃烧过程中的能量变化。
燃烧焓的测定对于研究物质的燃烧特性和能量转化具有重要意义。
通过进一步的实验研究,我们可以探索更多物质的燃烧焓,并深入理解燃烧反应的机理和热力学性质。
实验二 燃烧焓的测定一、实验目的1.掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
2.掌握氧弹的构造及使用方法。
3.用氧弹式量热计测定萘的燃烧焓。
二、预习要求1.明确燃烧焓的定义。
2.了解氧弹式量热计的基本原理和使用方法。
3.熟悉贝克曼温度计或热敏电阻温度计的调节和使用。
4.了解氧气钢瓶和减压阀的使用方法。
三、实验原理当产物的温度与反应物的温度相同,在反应过程中只做体积功而不做其它功时,化学反应吸收或放出的热量,称为此过程的热效应,通常亦称为“反应热”。
热化学中定义:在指定温度和压力下,一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ΔC H m。
通常,C、H等元素的燃烧产物分别为CO2(g)、H2O(l)等。
由于上述条件下ΔH=Q p,因此ΔC H m也就是该物质燃烧反应的等压热效应Q p。
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的恒容热效应Q V(即燃烧反应的摩尔燃烧内能变ΔC U m)。
若反应系统中的气体物质均可视为理想气体,根据热力学推导,ΔC H m和ΔC U m的关系为:(1)式中,T为反应温度(K);ΔC H m为摩尔燃烧焓(J·mol-1);ΔC U m为摩尔燃烧内能变(J·mol-1);v B(g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数。
产物取正值,反应物取负值。
通过实验测得Q V值,根据上式就可计算出Q p,即燃烧焓的值ΔC H m。
测量热效应的仪器称作量热计,量热计的种类很多,本实验是用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定。
在盛有定量水的容器中,放入内装有W克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。
设系统(包括内水桶,氧弹、测温器件,搅拌器和水)的热容为C(量热计每升高1K所需的热量),而燃烧前、后的温度为T1、T2,则此样品的摩尔燃烧内能变为:(2)式中,ΔC U m为样品的摩尔燃烧内能变(J·mol-1);M为样品的摩尔质量(g·mol-1);W为样品的质量(g);C为仪器的热容(J·K-1),也称能当量或水当量。
燃烧热(焓)的测定【实验目的】1.用恒温式热量计测定萘的燃烧焓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.了解恒温式热量计中主要部分的作用,掌握恒温式热量计的实验技术4.学会雷诺图解法,校正温度改变值【实验原理】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CO2(气),氢被氧化成H2O (液),硫被氧化成SO(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ΔC H m=Q p·m。
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:Q P=Q V+Δm(g)=Δξ∑v B(g)RT (2—1)或Q p·m=Q v·m+∑v B(g)RT式中,Q p·m或Q v·m均指摩尔反应热,∑v B(g)为气体物质化学计算数的代数和;Δξ为反应进度增量,Q p或Q v则为反应物质的量为Δξ时的反应热,Δm(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。
测量其原理是能量守恒定律,样品完全燃烧放出的能量使热量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。
其关系如:Q v=-C vΔT (2-2)上式中负号是指系统放出热量,放热时系统的内能降低,而C v和ΔT均为正值。
系统除样品燃烧放出热量引起系统温度升高以外,其他因素:燃烧丝的燃烧,氧弹内N2和O2化合并溶于水中形成硝酸等都会引起系统温度的变化,因此在计算水当量及发热量时,这引起因素都必须进行校正,其校正值如下:(1)燃烧丝的校正:Cu-Ni合金丝:-3.138J·cm-1(2)酸形成的校正:(本实验此因素忽略)。
宁波工程学院物理化学实验报告专业班级化本086 姓名蔡珊珊(撰稿人) 实验日期2010年3月17日同组姓名蒋燕、梁杨、曾如乐指导老师付之强、仇丹实验名称实验一、燃烧焓的测定一、实验目的1、用氧弹量热机测定萘的摩尔燃烧焓。
2、了解热量计中主要部分的作用,掌握氧弹量热计的实验技术。
二、实验原理有机物B的△cHm(B,T)是指在1mol指定相态的B物质在温度T和恒压P下完全燃烧索放出的热量Qp,其值与以B为反应物(Vb=1)的燃烧反应的△rHm相等。
1molB物质在恒容条件下完全燃烧索放出的热量Qv,其值与以B为反应物(Vb=1)的燃烧反应的△rUm相等。
若系统中的气体均视为理想气体:Qp=Qv+△nRT①△rHm=△rUm+RT∑Vb(g) ②本实验采用氧弹量热计测定萘的燃烧热。
测量的原理是将一定量待测萘样品在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使量热计本生及氧弹周围介质(水)的温度升高。
通过测定燃烧前后量热计温度的变化值,就可以求出样品的燃烧热,实验测得的是恒容反应热Qv,通过①和②算出萘的△cHm。
氧弹式量热计中的量热计可看做一个等容绝热系统,△U=0△U =△cUB+△cU(引烧丝)+△U(量热计)mBQv,B+lQl+K△T=0通过测已知标准摩尔燃烧焓的苯甲酸来测定K,再通过雷诺温度校正图校正得到△T算出,△cU B 代入②得△cHm(B,T)苯甲酸的反应式:C7H6O2+15/2O2=7CO2+3H2O Vb=-1/2萘的反应式:C10H8+12O2=10CO2+4H2O Vb=-2三、实验仪器、试剂仪器:氧弹量热计、压片机、万用表、贝克曼温度计、温度计(100℃)、点火丝、容量瓶(1000ml)、氧气钢瓶及减压阀试剂:萘(A.R)、苯甲酸(A.R)四、实验步骤1、热容量K的测定①截15cm左右的引燃丝,中间部绕成环状。
②称0.8~1.0g苯甲酸,压成片状,去掉粉状物,再在天平上准确称量。
③将弹内洗净,擦干。
燃烧焓的测定姓名:谭成彬 选课34班 20号学号:07041010428 班级:生物工程07级4班 日期:2009年6月25 实验室:628一.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关系。
2.掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
3.用氧弹式量热计测定有机物的燃烧焓。
二.实验原理热化学中定义:在指定温度和压力下,一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ΔC H m 。
通常,C 、H 等元素的燃烧产物分别为CO 2(g)、H 2O(l)等。
由于上述条件下ΔH=Q p ,因此ΔC H m 也就是该物质燃烧反应的等压热效应Q p,m 。
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。
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的恒容热效应Q V (即燃烧反应的热力学能变ΔC U )。
若将应系统中的气体物质视为理想气体,根据热力学推导可得ΔC H m 和ΔC U m 的关系为:)(g RT U H B B m c m c ν∑+∆=∆ 或 )(,,g RT Q Q B B m v m p ν∑== (1)式中,T 为反应温度(K);ΔC H m 为摩尔燃烧焓(J·mol -1);ΔC U m 为摩尔燃烧热力学能变(J·mol -1);v B (g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数,规定生产物取正值,反应物取负值。
通过实验测得Q V,m (J·mol -1)值,根据上式就可计算出Q p,m (J·mol -1),即燃烧焓的值ΔC H m 。
本实验是用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定。
量热计结构如图1所示,氧弹结构如图2所示。
实验中,设质量为m a (g )的待测物质(恒容燃烧热为Q v,m )和质量为m b (g )的点火丝(恒容燃烧热为q ,J·g -1)在氧弹中燃烧,放出的热可使质量为w m 的水(比热容为c w ,J·K -1·g -1)及量热器本身(热容为C m ,J·K -1)的温度由T 1升高到T 2,则根据能量守恒定律可得到热平衡关系为:)()]().[(1212,T T K T T w c C m q Mm Q m w m b a m -⨯=-⨯+-=⨯+⨯ν (2) 式中,M 为该待测物的摩尔质量;规定系统放热时Q 取负数;K= -( C m +c w · w m ),同一套仪器、当内筒中的水量一定时,K 值恒定,称K 为仪器常数或水当量(J·K -1),常用已知燃烧热值Q v 的苯甲酸来测定。
实验一燃烧热(焓)的测定一、实验目的:1、了解氧弹量热法的实验原理,掌握燃烧焓的测量技术。
2、学会雷诺校正图的校正方法,掌握Qp与Qv的关系。
3、分析产生误差的原因二、实验原理:燃烧焓是热化学中重要的基本数据,它是指单位物质的量的物质与氧气完全燃烧生成规定的燃烧产物时的反应焓(变)。
所谓规定的燃烧产物是指C变成CO2(气)、H变成H2O(液)、S变成SO2(气)、N变成N2(气)、Cl变成HCl水溶液等。
例如,甲烷在298K时的标准摩尔燃烧焓为:CH4(g)+2O2(g)→ CO2(g)+2H2O(l)= -890.31kJ·mol-1对于燃烧焓的测定来源于量热实验,所依据的是热力学公式:(推导)是反应在恒压条件下测量的恒压热。
对于燃烧反应,实验要在恒容容器中进行,所测量的是反应的恒容热。
由于和的测量条件不同,需按下式进行换算:(推导)式中为气体产物与气体反应物的物质的量之差,R为摩尔气体常数,T为反应的热力学温度。
本实验是利用量热计来测定萘(C10H8)的燃烧热,所测得的是恒容热。
量热计测量的原理是将一定量的待测物质在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使量热计的温度升高,通过测量燃烧反应前后此温度的变化值,就可以计算出该样品的。
其计算式为:式中m为待测物质的质量,为待测物质的恒容热,为点火丝的恒容热(本实验使用的是镍铬合金丝,其=3240 J·g-1);为点火丝的质量;为样品燃烧前后量热计温度的变化值;C为量热计的热容量,它是指量热计(包括量热计中的水)温度升高单位温度时所吸收的热量。
通常用已知的物质标定量热计热容量C,一般采用高纯度的苯甲酸作为标准物质(其恒容热=26460J·g-1)。
当已知量热计热容量C之后,就可以利用上式通过实验测定其它物质的恒容热。
燃烧过程中量热计温度随时间变化的曲线如下图中的曲线abcd所示。
其中ab段表示实验前期,b点相当于开始燃烧之点;bc段相当于燃烧反应期;cd段则为后期。
实验一燃烧热(焓)的测定一、实验目的:1、了解氧弹量热法的实验原理,掌握燃烧焓的测量技术。
2、学会雷诺校正图的校正方法,掌握Qp与Qv的关系。
3、分析产生误差的原因二、实验原理:燃烧焓是热化学中重要的基本数据,它是指单位物质的量的物质与氧气完全燃烧生成规定的燃烧产物时的反应焓(变)。
所谓规定的燃烧产物是指C变成CO2(气)、H变成H2O(液)、S变成SO2(气)、N变成N2(气)、Cl变成HCl水溶液等。
例如,甲烷在298K时的标准摩尔燃烧焓为:CH4(g)+2O2(g)→ CO2(g)+2H2O(l)= -890.31kJ·mol-1对于燃烧焓的测定来源于量热实验,所依据的是热力学公式:(推导)是反应在恒压条件下测量的恒压热。
对于燃烧反应,实验要在恒容容器中进行,所测量的是反应的恒容热。
由于和的测量条件不同,需按下式进行换算:(推导)式中为气体产物与气体反应物的物质的量之差,R为摩尔气体常数,T为反应的热力学温度。
本实验是利用量热计来测定萘(C10H8)的燃烧热,所测得的是恒容热。
量热计测量的原理是将一定量的待测物质在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使量热计的温度升高,通过测量燃烧反应前后此温度的变化值,就可以计算出该样品的。
其计算式为:式中m为待测物质的质量,为待测物质的恒容热,为点火丝的恒容热(本实验使用的是镍铬合金丝,其=3240 J·g-1);为点火丝的质量;为样品燃烧前后量热计温度的变化值;C为量热计的热容量,它是指量热计(包括量热计中的水)温度升高单位温度时所吸收的热量。
通常用已知的物质标定量热计热容量C,一般采用高纯度的苯甲酸作为标准物质(其恒容热=26460J·g-1)。
当已知量热计热容量C之后,就可以利用上式通过实验测定其它物质的恒容热。
燃烧过程中量热计温度随时间变化的曲线如下图中的曲线abcd所示。
其中ab段表示实验前期,b点相当于开始燃烧之点;bc段相当于燃烧反应期;cd段则为后期。
由于量热计与周围环境之间有热量交换,所以曲线ab和cd常常发生倾斜,在量热实验中所测得的温度变化值,可以按如下方法确定(雷诺温差校正法):取b点所对应的温度,c点所对应的温度,其平均温度为;经过T点作横坐标的平行线T O与曲线abcd相交于O 点;然后通过O点作垂线AB,该垂线与ab线和cd线的延长线分别交于E、F两点,则E、F 两点所表示的温度差即为所求的燃烧前后温度的变化值。
图中EE'表示由环境辐射进来的热量所造成的温度升高,这部分是必须扣除的;而FF'表示因量热计向环境辐射出去的热量所造成的温度降低,这部分是必须加上的。
经过上述温度校正所得的温度差EF表示了由于样品燃烧使量热计温度升高的数值。
绝热较差时温差校正图如果燃烧前量热计的水温稍低或量热计绝热性能较好,则反应后期的温度升高,在这种情况下的仍然按着上述方法进行校正。
三、仪器与试剂;量热计示意图1. 恒温夹套;2. 档板;3. 盛水桶;4. 贝克曼温度计;5. 氧弹氧弹式量热计1台(图)万用电表1个(图)氧气瓶及减压阀1个(图)量筒(1000mL)1个压片机1个(图)点火丝镊子1把苯甲酸(A.R.)萘(A.R.)四、实验步骤:1、阅读“实验技术与仪器”中的“热化学测量技术”。
2、量热计热容量C(水当量)的测定(1)样品压片。
擦净压片钢模模具,用台秤称取约0.6-0.8g苯甲酸倒入钢模内,旋转压片机螺杆,将样品压成片状,取出样品并除去其表面碎屑,放入已知质量的坩埚内称准样品(必须精确到0.2 mg)。
(2)安装点火丝。
将氧弹内壁擦干净,特别是要擦净点火丝的两接线柱。
取上述已称量过的苯甲酸片放入氧弹的坩埚中。
再取一根约15 cm长的点火丝准确称量后,接在氧弹的接线柱上,旋紧氧弹盖,用万用表检查两电极是否通路,若通路则可进行下一步实验。
(3)氧弹充氧。
将充氧用的导管一端拧紧于氧弹进气孔针形阀上,另一端连接于氧气钢瓶减压阀,用手拧开针形阀,再缓慢开启氧气瓶减压阀的阀门,以保证氧气缓慢流入氧弹。
氧气压力一般为3 MPa即可,达到所需压力后应保持30 s,关闭阀门,用手拧紧进气孔针形阀。
(4)将盛水桶从量热计中取出,擦净水,用量筒准确量取3000 mL蒸馏水倒入盛水桶内,将盛水桶放入外筒的绝热支架上,注意放置要稳固。
将氧弹放在内筒的固定座上,然后接上点火电极插头,盖上筒盖,开动搅拌器开关,待温度平稳缓慢上升一段时间后,开始点火,计算机记录实验曲线,待温度变化很小,近乎一条直线时,停止记录。
实验停止后,打开氧弹出气口,放出余气。
最后旋开氧弹盖,检查样品燃烧的情况。
若氧弹中没有未燃尽的剩余物,表示燃烧完全;反之,则表示燃烧不完全,实验失败。
取出燃烧后剩余的点火丝称重,从点火丝质量中减去。
3、萘的燃烧焓测定称取0.5g左右的萘,按上述操作步骤测定萘燃烧过程的温度变化。
将萘的燃烧焓换算成。
若将此近似看作是,计算萘的标准摩尔生成焓。
已知CO2(g)的=-393.5 kJ·mol-1,H2O(l)的=-285.84 kJ·mol-1。
[实验关键提示]本实验的关键是样品能否燃烧(尤其是萘)。
为确保点火成功,应注意下面几点:(1)点火丝与电极接线柱的连接要牢固,点火丝的两头切勿与氧弹的内壁及坩埚接触,点火丝中间下凹的最低处与样品之间的距离以0.5厘米左右为宜。
(2)压片时不要用力过大。
因为样品太硬不易被引燃,样品压片的硬度应以用手稍用力即可破碎为宜。
另外,平时样品应保存于干燥器中,如果样品受潮则不易燃烧且使称量有误。
(3)为确保点火的成功率,也可在样品片上加一小条已知燃烧焓的棉线,或考虑使用两根点火丝。
另外,氧弹的充氧量应确保在3 MPa左右。
从安全方面考虑,氧气钢瓶的使用要在教师的指导下进行。
此外,为避免人为因素造成的实验误差,在苯甲酸和萘的两次测定中,量筒的取水量应尽量保持一致。
外筒水温应尽量接近室温,燃烧后内筒水温应比外筒水温高出0.7~1 K左右。
以便使燃烧终点时内筒水温出现明显的下降。
[讨论]关于化学反应热的测量已有悠久的历史,它为后来热力学理论的建立奠定了实验基础。
如今,对于这方面工作的系统研究,已成为物理化学的一个分支——热化学。
物质的燃烧焓数据广泛用于各种热化学计算中,是化学热力学中常用的基本数据。
从原则上讲,有了物质的标准摩尔生成焓数据就可以解决问题了,然而有些物质不能从单质直接合成;而另一方面,一些有机物的燃烧焓却比较容易测定,它们的标准摩尔燃烧焓数据已有表可查。
本实验所测定的摩尔燃烧焓与298 K和状态下的的换算可利用下式:式中、分别为燃烧反应前后的定压热容差和体积差。
由于燃烧焓本身是一个很大的数值,因此当实验温度T接近298 K时,这种换算往往意义不大。
应当指出的是,在利用公式计算时,可不考虑点火丝的影响,仅利用一式即可。
这主要基于以下两点:其一是和与样品相比均较小;其二是在苯甲酸和萘的两次计算时,可以相互抵消一部分点火丝的影响。
例如,0.5 g 苯甲酸的为13230 J,本实验使用的点火丝质量为0.0086 g,完全燃烧放热为28 J,仅占苯甲酸热量的0.2%。
氧弹中少量的N2与O2反应生成硝酸并溶于水,也能放出少量的热量,因而使测量结果产生误差。
对于精确的量热实验,其校正方法是用NaOH溶液滴定产生的硝酸,每毫0.1mol-1·dm-3的滴定液相当于产生5.78 J的热量。
量热技术是物理化学的一项重要实验技术。
近年来,在测量方法、技术以及仪器设备方面都有较大发展。
对于有气体参加且放热较大的化学反应(如燃烧反应),通常用弹式量热计进行测量,其量热手段是通过高精度的温差测量实现的。
而温差的测量多采用雷诺(Renolds)温差校正法。
希望同学们能够理解并掌握。
萘在298 K时标准摩尔燃烧焓的文献值为=-5157 kJ·mol-1。
同学们可将实验测量结果与之比较,分析产生误差的原因。
五、思考题:(1)在本实验装置中哪些是体系?哪些是环境?体系与环境通过哪些方式进行热交换?如何进行校正?答:原则上讲,体系与环境的划分是任意的,但在本实验中,燃烧反应放热使量热计温度升高,通过测量量热计的温度变化值求算算反应放出的热量。
因此,可以把量热计的内筒部分(包括反应物质、氧弹、水等)作为体系,这是一个近似的绝热体系。
而外筒及其它部分为环境。
体系与环境主要通过以下方式进行热交换:(1)热传导。
为了减少内筒向外筒传递热量,在内筒底部安装了绝热支架。
(2)热辐射。
为了减少热辐射,量热计壁采取高度抛光。
(3)空气对流。
为了减少空气对流,量热计和套壳间设置一层档屏。
(4)接受环境的功。
如搅拌器的搅拌等。
尽管如此,热量的散失仍然无法完全避免,交换的方式可以是由于环境向量热计的内筒辐射进热量而使测量值偏高,也可以是由于量热计的内筒向外界辐射出热量而使测量值偏低,因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量,而必须经过作图法进行校正。
(2)说明恒压热与恒容热的区别与联系。
答:恒压热是在恒温恒压下体系与环境之间交换的热量,而是在恒温容下体系与环境之间交换的热量。
两者的关系为:式中。
即是进行单位反应进度时,参加反应所有气体的物质的量的代数和(反应物为负值)。
(3)使用氧气要注意哪些问题?答:使用氧气时要注意以下几点:(1)钢瓶要远高温热源或火源,应放置在阴凉干燥处。
(2)搬运钢瓶时要轻、稳、并带上保护罩。
(3)严禁有机物沾污钢瓶,发现漏气现象要及时处理。
(4)开启气阀时不能对准人。
(5)掌握氧气表的正确使用方法。
(4)搅拌太慢或太快有何影响?答:搅拌速率太慢或太快都可能对实验结果产生影响。
若搅拌速率过慢,搅拌效果不好,测量温度不准;太快时,温度上升,也使测量结果不准。
(5)在燃烧焓测定实验中,哪些因素容易造成误差?答:造成实验误差的原因主要有以下几点:(1)样品称量不准;(2)燃烧不完全;(3)用苯甲酸标定和测量萘燃烧的两次实验过程中,测量条件没有保持一致,如用水量、水温等。
(4)因体系与环境之间存在着不可避免的热交换,造成的温度测量的误差。
(5)作图法校正温差的不准确。
实验报告参考格式实验二燃烧焓的测定姓名:__________ 学号:__________ 地点:__________实验日期:______ 室温:__________ 气压:__________一、实验目的二、实验原理三、实验操作1.要求写出量热计的型号及实验测量方法。
2.写出实验操作步骤。
四、实验数据记录与处理1.记录标准燃烧物(如苯甲酸)的质量、点火丝的质量及被测样品的质量等些原始数据。
2.提供燃烧反应的温度——时间图(雷诺温度校正图)。
3.计算恒压燃烧热Q p。
五、结果与讨论写出对实验结果和实验现象的分析、归纳和解释,以及通过实验所获得的心得体会等。