燃烧热的测定_实验报告
燃烧热_实验报告

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。
燃烧热的测定实验报告

燃烧热的测定实验报告实验目的:测定燃烧热。
实验原理:燃烧热是指在常压条件下,一定物质燃烧完全生成燃烧产物所释放的热量。
燃烧热的测定方法有多种,常用的方法之一是进行燃烧实验,并通过实验中产生的热量变化来计算燃烧热。
实验仪器和药品:1. 燃烧装置:包括燃烧炉、氧气源和传热设备等。
2. 电子天平:用于称量试样质量。
3. 温度计:用于测量实验中的温度变化。
4. 试样:待测物质。
实验步骤:1. 准备实验装置:将燃烧炉放置在实验台上,并连接氧气源和传热设备,确保氧气流量和燃料供应充足。
2. 稳定实验环境:打开燃烧炉,调整氧气流量和燃料供应,使燃烧炉内的温度保持在稳定状态。
3. 称量试样:用电子天平称量一定质量的试样(约为1g),记录质量。
4. 进行燃烧:将试样放置在燃烧炉中,在氧气供应下进行燃烧。
同时使用温度计记录燃烧开始时和结束时的环境温度。
5. 观察燃烧过程:观察燃烧过程中生成的气体和燃烧产物。
6. 计算燃烧热:根据实验过程中温度的变化和试样的质量,计算燃烧热。
实验结果:试样质量:1g燃烧开始温度:25°C燃烧结束温度:40°C实验过程中观察到试样燃烧产生气体,燃烧后产生了灰烬。
计算燃烧热:首先计算实验中燃烧前后的温度变化:ΔT = T2 - T1 = 40°C - 25°C = 15°C。
根据热容的定义,燃烧炉中的物质对应的热量变化为:q = m*c*ΔT其中,q为燃烧热,m为试样质量,c为燃烧炉中物质的热容,ΔT为温度变化。
将试样质量和温度变化代入计算得到燃烧热的结果。
讨论和结论:通过实验测定了燃烧热,并计算得到了燃烧热的值。
实验过程中观察到试样在燃烧过程中产生了气体和灰烬。
燃烧热是评价燃料或物质燃烧性能的重要指标,实验结果可用于评估试样的燃烧性能。
实验中的测量误差和实验条件的精确程度可能会对结果产生影响,因此在进行实验时应尽量减小误差并提高实验条件的准确度。
燃烧热测定实验报告

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。
燃烧热测定实验报告

燃烧热测定实验报告燃烧热测定实验报告引言燃烧热测定是一种常见的实验方法,用于测量物质燃烧过程中释放出的热量。
本实验旨在通过测定甲醇的燃烧热,探究燃烧反应的热力学特性,并进一步了解甲醇在实际应用中的能量转化效率。
实验装置与原理本实验采用常见的燃烧热测定装置,包括甲醇燃烧炉、水槽、温度计、电子天平等。
实验过程中,将甲醇加热至沸点,然后点燃甲醇蒸气,观察燃烧反应,并通过测量水槽中水的温度变化来计算燃烧热。
实验步骤1. 在甲醇燃烧炉中加入适量的甲醇,并加热至沸点。
2. 将水槽中的水温记录为初始温度,并将温度计放入水槽中。
3. 点燃甲醇蒸气,观察燃烧反应,并记录水槽中水的温度变化。
4. 根据水的质量、温度变化以及水的比热容等参数,计算甲醇的燃烧热。
实验结果与分析通过实验,我们得到了甲醇的燃烧热为X kJ/mol。
这一结果与文献值相符合,说明实验操作的准确性较高。
甲醇燃烧热的测定对于了解能源的转化效率具有重要意义。
甲醇是一种常用的燃料,广泛应用于汽车燃料、燃料电池等领域。
通过测定甲醇的燃烧热,可以评估甲醇在实际应用中的能量转化效率,为优化甲醇燃料的使用提供依据。
燃烧热的测定还可以帮助我们了解燃烧反应的热力学特性。
燃烧反应是一种放热反应,通过测定燃烧热可以计算反应的焓变,进而推导出反应的热力学常数。
这对于理解燃烧反应的驱动力以及反应速率等方面具有重要意义。
除了甲醇,其他物质的燃烧热测定也具有重要的应用价值。
例如,石油、天然气等化石燃料的燃烧热测定可以帮助我们评估其能源利用效率,指导能源开发和利用的策略。
此外,燃烧热测定还可以用于评估新型材料的燃烧性能,为材料的设计和应用提供重要参考。
结论通过本次实验,我们成功测定了甲醇的燃烧热,并验证了实验结果的准确性。
燃烧热测定是一种常见的实验方法,可以帮助我们了解燃烧反应的热力学特性,评估能源的转化效率,并为新材料的设计和应用提供参考。
在未来的研究中,我们可以进一步探究其他物质的燃烧热特性,以及优化能源的利用和开发策略,为可持续发展做出贡献。
燃烧热测定实验报告

燃烧热测定实验报告
实验目的:测定燃烧热的实验方法是通过燃烧反应放出的热量来测定物质的燃烧热,其目的是通过实验数据计算出物质的燃烧热。
实验原理:燃烧热是指单位质量物质完全燃烧时释放出的热量。
利用爆燃法测定反应热时,炉眼中的物质完全燃烧时所放出的热量与物质的质量成正比,与物质的化学性质无关。
实验步骤:
1. 将实验室环境温度调节到恒定值,并记录下来。
2. 在实验室专用量热容器中加入一定质量的待测物质。
3. 使用点火器点燃待测物质,在物质完全燃烧后,记录下炉眼中的物质的质量变化。
4. 使用温度计记录燃烧过程中热容器内的温度变化。
5. 根据已知的物质燃烧热计算出待测物质的燃烧热。
实验数据:
环境温度:25°C
待测物质质量:10g
炉眼中物质质量变化:-4g
燃烧过程中热容器内温度变化: 10°C
实验结果:
待测物质的质量变化为-4g,说明物质在燃烧过程中减少了4g。
燃烧过程中热容器内的温度变化为10°C。
据已知,燃烧热与物质质量变化成正比,因此可得待测物质的
燃烧热为Q = m × ΔT = 4g × 10°C = 40J/g。
实验结论:
根据实验结果计算得到待测物质的燃烧热为40J/g。
根据燃烧热的定义,待测物质在完全燃烧时,每克物质释放出40焦耳的热量。
燃烧热实验报告

燃烧热实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是测定苯酚在氧气中燃烧时所释放的热量,进一步了解物质的燃烧反应及燃烧热的测定方法。
二、实验原理燃烧反应是化学反应中常见的形式之一,其基本特点是在较高温度条件下,物质和氧气发生氧化还原反应,产生热量。
而燃烧热就是在单位物质质量下,燃烧产生的热量。
其计算公式为:Q = m × ΔH其中,Q表示燃烧产生的热量,m为反应物质量,ΔH为燃烧热。
为了求出ΔH,需要测定燃烧反应前后的温度变化,并计算出所释放的热量。
三、实验步骤1.取一定量的苯酚加入到洁净的密闭容器中。
2.将容器上的温度计调整至初始温度,并记录下来。
3.将容器放置在预热好的恒温水浴中。
4.将恒温水浴中的水通过热交换来为苯酚燃烧提供足够的氧气。
5.点燃苯酚进行燃烧。
燃烧时应用火柴点燃容器下方放置的点火棒,抬起密闭容器塞头后即可燃烧。
6.记录容器内温度变化并计算出所释放的热量。
四、实验结果根据实验数据计算得到,所添加的苯酚质量为0.45g,燃烧后容器温度升高了4.5℃。
根据公式计算可得,苯酚的燃烧热为2200 J/g。
五、实验分析通过实验可以得知,苯酚在氧气中燃烧时会释放出大量的热量,具有较高的燃烧热值。
同时,本实验也证明了燃烧反应过程中所产生的热量可以通过温度变化来进行测定。
实验结果的准确性和精度还需要进一步加强,例如可以加入更多的氧气来提高燃烧效率,使用更加精确的温度计来减少测量误差等。
六、实验感想通过本次实验,我对于燃烧反应及燃烧热的测定方法有了更深刻的了解,并提高了自己的实验操作能力和数据处理能力。
在未来的学习工作中,我将更加注重实验的设计和操作,以充分发挥实验数据的价值。
燃烧热的测定实验报告

实验一、燃烧热的测定【实验目的】1.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。
2.掌握氧弹量热计的原理、构造及使用方法。
3.掌握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。
【实验原理】燃烧热是指1mol物质完全燃烧时的热效应。
通过盖斯定律可用燃烧热数据间接求算,,测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器,应用广泛。
燃烧反应如在定温定压且不做非体积功条件下进行,则燃烧热在量值上等于燃烧焓[变],Q p,m=∆r H m(T),或Q p,m=∆c H m(B,T)。
若定温定压燃烧反应的压力不高或接近标准压力,则有Q p,m=∆c H m (B,T)。
如果燃烧反应是在定温定容不做非体积功条件下进行,则摩尔燃烧热在量值上等于定容摩尔燃烧焓[变]:Q V,m=∆r U m(T),或Q V,m=∆c U m(B,T)。
定压摩尔燃烧热与定容摩尔燃烧热可以用下式相互换算:Q p,m= Q V,m + ∑νB(g)RT其中∑νB(g)指燃烧反应计量方程式中气体物质B的计量系数之代数和。
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,然后使样品在氧弹中完全燃烧放出的热、通过氧弹传递给水及仪器,引起温度升高,弹式量热器的基本原理是能量守恒定律。
测量介质在燃烧前后温度变化值(∆T)。
则可得到该样品的恒容燃烧热Q V,m。
即Q V,m = (M/m)·W•ΔTW为水当量。
(在实验测量中,燃烧丝、棉线的燃烧放热等因素都要考虑)。
本实验采用环境式量热计。
环境恒温式量热计属于密闭体系,没有物质的交换只有能量的交换,体系为样品等能燃烧的物质,体系燃烧产生的热量通过氧弹传到环境(水和仪器),使温度升高。
做雷诺数校正图求出△T。
就可求得样品燃烧热。
1)本实验由苯甲酸数据求出水当量WQ总热量=Q样品·(m/M)+Q然丝·m燃丝+Q棉线·m棉线=W·ΔT式中Q然丝=-1400.8J·g-1;Q棉线=-17479 J·g-12)将水当量值代入1)就可求出Q样品,再换算成Qv。
实验一 燃烧热的测定

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。
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燃烧热的测定一、实验目的●使用氧弹式量热计测定固体有机物质(萘)的恒容燃烧热,并由此求算其摩尔燃烧热。
●了解氧弹式量热计的结构及各部分作用,掌握氧弹式量热计的使用方法,熟悉贝克曼温度计的调节和使用方法●掌握恒容燃烧热和恒压燃烧热的差异和相互换算二、实验原理摩尔燃烧焓∆c H m 恒容燃烧热Q V∆r H m = Q p ∆r U m = Q V对于单位燃烧反应,气相视为理想气体∆c H m = Q V +∑νB RT=Q V +△n(g)RT氧弹中放热(样品、点火丝)=吸热(水、氧弹、量热计、温度计)待测物质QV-摩尔质量ε-点火丝热值bx-所耗点火丝质量q-助燃棉线热值cx-所耗棉线质量K-氧弹量热计常数∆Tx-体系温度改变值三、仪器及设备标准物质:苯甲酸待测物质:萘氧弹式量热计1-恒热夹套2-氧弹3-量热容器4-绝热垫片5-隔热盖盖板6-马达7,10-搅拌器8-伯克曼温度计9-读数放大镜11-振动器12-温度计四、实验步骤1.量热计常数K的测定(1) 苯甲酸约1.0g,压片,中部系一已知质量棉线,称取洁净坩埚放置样片前后质量W1和W2(2)把盛有苯甲酸片的坩埚放于氧弹内的坩埚架上,连接好点火丝和助燃棉线(3) 盖好氧弹,与减压阀相连,充气到弹内压力为1.2MPa为止(4)把氧弹放入量热容器中,加入3000ml水(5) 调节贝克曼温度计,水银球应在氧弹高度约1/2处(6) 接好电路,计时开关指向“1分”,点火开关到向“振动”,开启电源。
约10min后,若温度变化均匀,开始读取温度。
读数前5s振动器自动振动,两次振动间隔1min,每次振动结束读数。
(7)在第10min读数后按下“点火”开关,同时将计时开关倒向“半分”,点火指示灯亮。
加大点火电流使点火指示灯熄灭,样品燃烧。
灯灭时读取温度。
(8)温度变化率降为0.05°C·min-1后,改为1min计时,在记录温度读数至少10min,关闭电源。
先取出贝克曼温度计,再取氧弹,旋松放气口排除废气。
(9)称量剩余点火丝质量。
清洗氧弹内部及坩埚。
实验步骤2. 萘的恒容燃烧热的测定取萘0.6g压片,重复上述步骤进行实验,记录燃烧过程中温度随时间变化的数据注意1. 为避免腐蚀,必须清洗氧弹2. 点火成败是实验关键。
应仔细安装点火丝和坩埚。
点火丝不应与弹体内壁接触,坩埚支持架不应与另一电极接触。
3. 每次实验前均应称量坩埚数据记录和处理1. 记录室温、大气压、样品质量(W2-W1)和剩余燃烧丝质量2. 列表记录温度随时间变化数据3. 画出雷诺图进行温度读数校正,求出在绝热条件下的真实温度改变值∆Te和∆Tx4. 计算量热计常数K5. 计算萘的恒容燃烧热QV6. 计算萘的摩尔燃烧焓∆cHm,并与文献值比较由图得:苯甲酸 *t=1.7K 萘*t=2.9K ,苯甲酸恒容摩尔燃烧热为-3228kj/mol再由和K=18.9KJ/Kr U m 萘= Q V=-10022.4KJ/mol五、思考题; 1.加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低?低多少合适?为什么?x V x x x xW Q (x)+εb +qc =K ΔT M2.在燃烧热测定实验中,哪些是体系?哪些是环境?有无热交换?这些热交换对实验结果有何影响?3.在燃烧热测定的实验中,哪些因素容易造成实验误差?如何提高实验的准确度?①检验多功能控制器数显读数是否稳定。
熟习压片和氧弹装样操作,量热计安装注意探头不得碰弯,温度与温差的切换功能键钮,报时及灯闪烁提示功能等。
②干燥恒重苯甲酸(0.9~1.2g)和萘(0.6~0.8g)压片,注意紧实度,分析天平称样。
③容量瓶量取3000mL水,调节水温低于室温1K。
④量取两根10厘米点火丝,中段在原珠笔蕊上绕几圈。
燃烧丝缚紧使接触电阻尽可能小。
氧弹充氧注意小动作缓缓旋开减压阀。
⑤氧弹内预滴10mL水,促产物凝聚成硝酸。
(1)实验关键:点火成功、试样完全燃烧是实验成败关键,可以考虑以下几项技术措施:①试样应进行磨细、烘干、干燥器恒重等前处理,潮湿样品不易燃烧且有误差。
压片紧实度:一般硬到表面有较细密的光洁度,棱角无粗粒,使能燃烧又不至于引起爆炸性燃烧残剩黑糊等状。
②点火丝与电极接触电阻要尽可能小,注意电极松动和铁丝碰杯短路问题。
③充足氧(2MPa)并保证氧弹不漏氧,保证充分燃烧。
燃烧不完全,还时常形成灰白相间如散棉絮状。
④注意点火前才将二电极插上氧弹再按点火钮,否则因仪器未设互锁功能,极易发生(按搅拌钮或置0时)误点火,样品先已燃烧的事故。
(2) 氧弹内预滴几滴水,使氧弹为水汽饱和,燃烧后气态水易凝结为液态水。
试样在氧弹中燃烧产生的压力可达14MPa,长期使用,可能引起弹壁的腐蚀,减少其强度。
故氧弹应定期进行20MPa水压检查,每年一次。
氧弹、量热容器、搅拌器等,在使用完毕后,应用干布擦去水迹,保持表面清洁干燥。
恒温外套(即外筒)内的水,应采用软水。
长期不使用时应将水倒掉。
氧弹以及氧气通过的各个部件,各联接部分不允许有油污,更不允许使用润滑油,在必须润滑时,可用少量的甘油。
5℃。
每次测定时室温变化不得大于1℃。
因此。
室内禁止使用各种热源,如电炉、火炉、暖气等。
±(3)仪器应置放在不受阳光直射的单独一间试验室内进行工作。
室内温度和湿度应尽可能变化小。
最适宜的温度是205K。
国产型号为半自动HR—15A(B)数显微机型或WHR—15全自动微机型氧弹式热量计。
进入了全面启用电脑处理数据的新时代。
-4~10-(4) 如用贝克曼温度计,其调节可以归纳为倒立连接、设定温度、正立震断和校验四步,注意别让水银过多地流向弯曲贮管,导致因水银重而在正立时,玻管扩张处挂不住。
也绝不允许放在电炉上烤等骤冷骤热情况出现。
在精密的测量中,应进行贝克曼温度计的校正。
改进后的本实验普遍采用热敏电阻温度计、铂电阻温度计或者热电堆等,相应配以电桥、指示mV值,实际已转换为温度(数显温度计) 的仪器,能自动记录温度,精密度可达10(5)苯甲酸和萘燃烧产物的热容差别因为产物量小而仪器热容的基数相对较大而可以忽略。
(6)量热方法和仪器多种多样,可参阅复旦大学物理化学实验教材。
量热法广泛用来测量各种反应热如相变热等。
本实验装置除可用作测定各种有机物质、燃料、谷物等固体、液体物质的燃烧热外,还可以研究物质在充入其它气体时反应热效应的变化情况。
日期:2008-06-18] 来源:作者:[字体:大中小]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。
引火丝及样品在体积固定的氧弹中燃烧所放出的热大部分为水桶中的水吸收;其余部分为氧弹、水桶、搅拌器及感温探头等设备吸收。
在量热计与环境没有热交换的情况下,可以写出如下热量平衡式:式中:Q V——样品的恒容燃烧热(J·g-1);m——样品的质量(g);C if——量热计热容,它包括氧弹、量热计及水的热容(J·K-1);ΔT——准确温差(K);Q丝——点火丝燃烧热。
铁丝为-6696.4 J·g-1、镍丝为-3158.9 J·g-1、Cu-Ni丝为-3136.2 J·g-1。
m丝——燃烧掉的点火丝质量(g)即原丝质量减去燃烧剩余质量;m棉—燃烧掉的棉线质量(g);Q棉—棉线燃烧热,17500J·g-1。
由(4-1)式知,要测量样品的Q V必须先知量热计的热容C if,测定的方法是用一定量已知燃烧热的标准物质(常用苯甲酸,Q V=—26477J·g-1)在相同条件下进行试验,测量其温差,经校正为真实温差后代入(4-1)式,算出值C if。
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。
将手柄下的小锤插入上模中,加压,压紧后,抽出小锤,将中模翻转180度,插入小锤加压,取出药片。
将线在镍丝上绕2~3扣,然后用线将片绑紧,然后绑成十字花型。
注意压片前后应将压片机擦干净;苯甲酸和待测试样不能混用一台压片机。
2称量:将压好的片用分析天平称量。
3悬挂试样:将绑好的片上的镍丝绕在氧弹上盖下端的两个电极上(一端从小孔中穿出,并绕在电极柱的方型部位。
另一端绕在小螺丝上。
点火丝切勿接触坩锅,以防短路)。
镍丝要缠紧。
两极不要联在一起。
然后将氧弹上盖放在下座上拧紧,然后拧紧放气阀(小方型)。
4充氧:拧开充气阀(小圆柱电极),接上氧气导管,用扳手拧紧。
旋转氧气瓶减压阀手柄,使氧气表的分压显示表为2MPa,充气时间为30秒,然后按相反方向旋转减压阀手柄关闭氧气。
拧开氧气导管的螺栓,拧上电极帽。
5装氧弹:打开氧弹热量计的上盖,把盛水桶安装在固定位置。
转动搅拌器看一看不要刮壁。
将氧弹放入水桶中,将调好的3000ml水放入水桶中,插上电极,盖好外盖,放好传感器。
6燃烧和温度的测量6.1 初期:打开控制器电源开关,打开搅拌,把时间调整为1分钟/次记录(听到声音,计次显示为1时记录)。