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1、word 燃烧热实验报告一、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区别。2、掌握量热技术的根本原理，学会测定奈的燃烧热。3、了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握氧弹量热计的实验技术。4、学会雷诺图解法校正温度改变值。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,m，恒容燃烧热这个过程的能变化rUm。在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热Qp,m，恒压燃烧热等于这个过程的热焓变化rHm。假如把参加反响的气体和反响生成的气体作为理想气体处理，如此有如下关系式：DcHm = Qp,mQv,mnRT 1本实验采用氧弹式量热计测量萘的
2、燃烧热。测量的根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与氧弹周围介质本实验用水的温度升高。氧弹是一个特制的不锈钢容器。为了保证化妆品在假如完全燃烧，氧弹中应充以高压氧气或者其他氧化剂，还必须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给量热计本身和其中盛放的水，而几乎不与周围环境发生热交换。 但是，热量的散失仍然无法完全防止，这可以是同于环境向量热计辐射进热量而使其温度升高，也可以是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计的温度降低。因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过雷诺矫正作图法进展校正。放出热(样品+点火丝)吸收热 (水、氧弹、量热计、温度计)量热原理能
3、量守恒定律在盛有定水的容器中，样品物质的量为n摩尔，放入密闭氧弹充氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水与仪器各部件，引起温度上升。设系统包括水桶，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，即量热计与水每升高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，如此此样品的恒容摩尔燃烧热为: 式中，Qv,m为样品的恒容摩尔燃烧热(Jmol-1)；n为样品的摩尔数mol)；C为仪器的总热容(JK-1或J /)。上述公式是最理想、最简单的情况。但是，由于1：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
4、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。2多数物质不能自燃，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，等式2左边必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去就如等式3：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，为-6694.4 J / g，DT为校正后的温度升高值。仪器热容的求法是用燃烧焓的物质(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贝氏温度计读数对时间作图，联成FHDG线如图-1-2。图中H相当于开始燃烧之点，D点为
5、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DT。图中AA表示由环境辐射进来的热量和搅拌引进的能量而造成卡计温度的升高，必须扣除之。CC表示卡计向环境辐射出热量和搅拌而造成卡计温度的降低，因此，需要加上，由此可见，AC两点的温度差是客观地表示了由于样品燃烧使卡计温度升高的数值有时卡计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进热量，使得燃烧后的最高点不出现，如图2-1-3，这种情况下DT仍可以按同法校
6、正之。三、仪器药品外槽恒温式氧弹卡计(一个)氧气钢瓶(一瓶)压片机 (2台)数字式贝克曼温度计(一台)0100温度计(一支)万用电表一个扳手一把萘A .R苯甲酸或燃烧热专用铁丝10cm长四、实验步骤1称取约0.5g左右的苯甲酸和点火丝质量，记录m苯甲酸和m铁，将称取的苯甲酸和点火丝一起压片，再将压成的样品称重，记录m样+铁。2将样品点火丝分别绑在氧弹卡记的两极上，旋紧氧弹盖，用万用表检查电路是否通路，充氧气，反复充放3次。3将氧弹插上电极，放入水桶，参加水3000mL，盖上盖子，打开搅拌器，用温度计测定环境温度T。4插上贝克曼温度计探头，待温度稳定后，每隔30s读贝克曼温度计一次，记录10个数
7、据，迅速按下点火键，仍30s读数一次，直到温度出现最高点，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每隔30s记录一次数据，记录10个数据。5关闭电源，取下贝克曼温度计，拿出氧弹，放气，旋开氧弹盖，检查样品燃烧结果。假如燃烧安全，称量剩下的铁丝，倒去铜水桶的水并用毛巾擦干。6称取0.5g左右萘，重复2-5操作。五、须知事项1、为防止腐蚀，必须清洗氧弹。2、点火成败是实验关键，实验前应仔细安装点火丝。点火丝不应与弹体壁接触，防止点火后发生短路。3、实验完毕后，一定要把未燃烧的铁丝重量从公式中减掉。4、样品压片力度须适中。六、数据处理1、数据整理如下：第一次测量苯甲酸样品点火丝
8、的质量m铁/g1燃烧后剩下点火丝的质量m铁1/g21燃烧的点火丝质量/g010压片质量m压/g0.6073苯甲酸1质量m样/g0.5942系统温度 /t / min温度/t / min温度/t / min温度/t / min温度/第二次测量苯甲酸样品点火丝的质量m铁/g0.0129燃烧后剩下点火丝的质量m铁1/g079燃烧的点火丝质量/g压片质量m压/g0.4900苯甲酸2质量m样/g系统温度 /t / min温度/t / min温度/t / min温度/t / min温度/22.997 23.447 23.821 23.837 22.996 23.570 23.825 23.837 22.9
9、95 23.645 23.828 23.836 22.993 23.693 23.831 23.835 22.992 23.727 23.833 23.835 22.992 23.749 23.834 23.834 22.991 23.768 23.835 23.834 22.990 23.782 23.836 23.833 22.989 23.794 23.837 23.833 22.989 23.802 23.837 23.832 23.030 23.813 23.837 23.831 23.236 23.817 23.837 第一次测量萘样品点火丝的质量m铁/g51燃烧后剩下点火丝的质量
10、m铁1/g44燃烧的点火丝质量/g007压片质量m压/g0.4820萘1质量m样/g0.4669系统温度 /t / min温度/t / min温度/t/ min温度/t / min温度/0.5 22.243 7.5 22.619 14.5 23.586 21.5 23.609 1.0 22.314 8.0 22.937 15.0 23.591 22.0 23.609 1.5 22.325 8.5 23.171 15.5 23.595 22.5 23.609 2.0 22.328 9.0 23.307 16.0 23.599 23.0 23.608 2.5 22.330 9.5 23.383 1
11、6.5 23.601 23.5 23.608 3.0 22.330 10.0 23.433 17.0 23.604 24.0 23.607 3.5 22.330 10.5 23.469 17.5 23.605 24.5 23.607 4.0 22.331 11.0 23.519 18.0 23.607 25.0 23.606 4.5 22.331 11.5 23.497 18.5 23.608 25.5 23.606 5.0 22.331 12.0 23.535 19.0 23.608 26.0 23.605 5.5 22.332 12.5 23.550 19.5 23.609 26.5 23
12、.605 6.0 22.332 13.0 23.562 20.0 23.609 27.0 23.604 6.5 22.332 13.5 23.572 20.5 23.609 27.5 23.603 7.0 22.369 14.0 23.579 21.0 23.609 28.0 第二次测量萘样品点火丝的质量m铁/g49燃烧后剩下点火丝的质量m铁1/g096燃烧的点火丝质量/g053压片质量m压/g0.5444萘2质量m样/g系统温度 /t / min温度/t / min温度/t/ min温度/t / min温度/0.5 22.237 6.5 22.971 12.5 23.636 18.5 23.
13、660 1.0 22.235 7.0 23.206 13.0 23.642 19.0 23.660 1.5 22.234 7.5 23.342 13.5 23.647 19.5 23.659 2.0 22.233 8.0 23.427 14.0 23.651 20.0 23.658 2.5 22.232 8.5 23.482 14.5 23.654 20.5 23.658 3.0 22.232 9.0 23.521 15.0 23.657 21.0 23.657 3.5 22.231 9.5 23.551 15.5 23.658 21.5 23.656 4.0 22.230 10.0 23.5
14、74 16.0 23.659 22.0 23.655 4.5 22.230 10.5 23.592 16.5 23.660 22.5 23.654 5.0 22.229 11.0 23.607 17.0 23.660 23.0 23.653 5.5 22.281 11.5 23.619 17.5 23.661 6.0 22.617 12.0 23.629 18.0 23.661 1、计算仪器常数的计算查表可得苯甲酸标准状况下其摩尔燃烧焓为cHm= KJ/mol苯甲酸燃烧反响方程式为：由rHm=DcHm = Qp,mQv,mnRT 1得苯甲酸标准状况下其恒压摩尔燃烧热为如果不考虑温度的变化对标准
15、燃烧热的影响，我们将这次该实验条件下苯甲酸的恒容燃烧热近似认为恒容摩尔燃烧热。计算仪器常数C2式中：为苯甲酸恒容摩尔燃烧热，；C仪器常数，kJK1 ；样品燃烧前后量热计温度的变化值；kJg-1为点火丝的质量，g；为苯甲酸的质量，g。利用雷诺作图法处理结果如如下图：图一：苯甲酸1图二：苯甲酸2由图一、二可得苯甲酸燃烧引起卡计温度变化差值分别为 T1=1. K T1=0.853 K现将计算C值所需数据与计算结果整理如下：样品温差T1/ K点火丝质量/g苯甲酸恒容燃烧热点火丝燃烧热苯甲酸用量/gC/C平均值苯甲酸11.100.5942苯甲酸2500.4771(2)计算萘的燃烧热由公式可得，萘的恒容燃
16、烧热：式中：为萘恒容摩尔燃烧热，；仪器常数，kJK1 ；样品燃烧前后量热计温度的变化值；kJg-1为点火丝的质量，g；为萘的质量，g利用雷诺作图法处理结果如如下图：图三：萘1图四：萘2样品温差T1/ K点火丝质量/g点火丝燃烧热萘用量/gC恒容摩尔燃烧热平均值萘1007 0.4669-5176.396萘2053 -5152.4703萘的恒压摩尔燃烧热由2可得萘的恒容摩尔燃烧热故根据燃烧方程式：可得萘的燃烧焓：两次实验其系统温度分别为21.6和计算后取平均值得萘在294.75K时其摩尔燃烧热为DcHm=Qp,m=5170.559如果不考虑温度的变化对标准燃烧热的影响，我们将这次该实验条件下294
17、.75K萘的恒压燃烧热近似认为恒压摩尔燃烧热。七、讨论分析1、实验结果讨论分析（1） 实验误差计算查表得，(萘，25 )=5153.8 kJ/mol相对误差=2实验误差来源分析i. 药片质量：压片后称重总质量，通过简单计算得到药片质量。在固定药片至电极的过程中以与转移的过程中，可能有药片粉末的脱落。此外，考虑到实验中是徒手操作，手上的油脂等杂物可能粘附在药片上，导致实际燃烧的物质并不是理论质量的物质，使得测量结果不准确。因此，要药片要压实，且最好戴着手套操作。ii. 系统绝热效果：系统并不是理想的绝对绝热，可能引入误差。iii. 搅拌器功率较大,搅拌器不断引进的能量引入误差。iv. 处理恒容摩
18、尔燃烧热和恒压摩尔燃烧热时，没有找到苯甲酸和萘的比热，所以不能算得出298.15K时的值，本实验结果是近似处理。2、实验过程等讨论（1） 须知事项i. 把苯甲酸在压片机上压成圆片时，压得太紧,点火时不易全部燃烧；压得太松,样品容易脱落；要压得恰到好处。样品的质量过大或者过小也会造成误差。ii. 将压片制成的样品放在干净的滤纸上,小心除掉有污染和易脱落局部,然后在分析天平上准确称量。iii. 安装热量计时，插入精细电子温差测量仪上的测温探头,注意既不要和氧弹接触,又不要和筒壁接触,使导线从盖孔中出来，接触了对测温造成误差。防止电极短路，保证电流通过点火线。iv. 氧弹充气不离人，一只手始终抓住充
19、气阀，以免意外情况下弹盖或阀门向外冲出。v. 热量计的绝热性能应该良好,但如果存在有热漏,漏入的热量造成误差；搅拌器功率较大,搅拌器不断引进的能量形成误差。（2） 实验心得充分体会到计算机程序的强大，数据的原始记录和进一步的处理，假如有人工完成，一方面计算繁琐，另一方面误差较大。而计算机程序如此迅速准确的实现数据的处理，无论对于实验者还是实验质量的提高都相当有益。八、 结论DcHm萘，5k=-九、 思考题1、实验测量得到的温度差值为何要经过雷诺作图校正，还有那些误差来源会影响测量结果。答：水桶不是完全绝热，体系和环境之间的热交换途径有：传导、对流、辐射、蒸发和机械搅拌。为了校正这局部损失，用雷
20、诺图解法进展校正。其他误差来源在结果讨论中已讨论。2、什么是卡计和水的热当量？如何测得？答：卡计和水的比热容C就是热当量。本实验通过样品苯甲酸可以测得。3、测量燃烧热两个关键要什么？如何达到？答：1、实验系统绝热 2、样品完全燃烧以与放出的热完全被吸收。保证系统绝热良好效果采用本实验外槽恒温式氧弹卡计，而样品完全燃烧需要保证样品的压片质量要高，以与充氧要充分。十、 参考文献1.大学物理化学教研室 傅献彩,文霞,天扬. 物理化学, 第四版(上,下册).高等教育, 1990.2. X献英,柯燕雄,单绍纯. 物理化学实验 , 中国科学技术大学, 2000.3.燃烧热测定实验研究森兰，杜巧云，王保玉 大学化学，2001.13 / 13
