物化实验(燃烧热、相图、活化能)

1、实验七 燃烧热的测定、实验目的、实验目的、实验原理、实验原理、药品仪器、药品仪器、实验步骤、实验步骤、数据处理、数据处理、思考题、思考题、注意事项、注意事项u 用氧弹量热计测定蔗糖的燃烧热。u了解量热法的基本原理，掌握量热法测定燃烧 热的实验方法；u 了解氧气钢瓶的操作规程。. 实验目的实验目的. 实验原理实验原理1.1. 燃烧热燃烧热1mol 物质在一个大气压完全氧化时的反应热称为燃烧热。物质在一个大气压完全氧化时的反应热称为燃烧热。 在恒压条件下测定的燃烧热称为恒压燃烧热在恒压条件下测定的燃烧热称为恒压燃烧热Qp(= H )；在恒容条件下测定的燃烧热称为恒容燃烧热在恒容条件下测定的燃烧热称

2、为恒容燃烧热Qv(= U )。 H= U+ (PV)QP=QV+ nRT n为反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差。为反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差。若把参加反应的气体和反应生成的气体作为理想气体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：处理，则有下列关系式： B (g) ：计量系数，对生成物为正值，对反应物为负值。计量系数，对生成物为正值，对反应物为负值。RTQQBgBmVmP )(, 例如：对苯甲酸例如：对苯甲酸： 2.测量测量 氧弹量热计是一种环境恒温式的量热计氧弹量热计是一种环境恒温式的量热计 。 氧弹量热计的基本原理是氧弹量热计的基本原理是

3、能量守恒定律能量守恒定律。样品完。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全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质（本实验中为水）以及和量热计有关附件的温度升高。（本实验中为水）以及和量热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。的恒容燃烧热。 Q = C系系 T T是体系吸热后的温度升高；是体系吸热后的温度升高； C系系为体系的热容，由燃烧一定的标准物质来测定。为体系的热容，由燃烧一定的标准物质来测定。Q1 = m苯甲酸苯甲酸 26.48 + l燃烧丝燃烧掉长度燃烧丝燃烧掉长度,cm6.69

4、10-3-26.48kJg-1为苯甲酸的为苯甲酸的恒容恒容燃烧热；燃烧热； 6.6910-3kJ为每为每1cm燃烧燃烧丝放出的热量。丝放出的热量。 标准物质苯甲酸完全燃烧后，放出的热标准物质苯甲酸完全燃烧后，放出的热Q1可通过计可通过计算得到，通过测量算得到，通过测量T ，可得热容，可得热容C系系Q1 = C系系T1 C系系由标准物质燃烧热确定体系热容：Q1的计算的计算？蔗糖燃烧热的测定：C12H22O11(s)+12O2(g)=12CO2(g) + 11H2O(l) n(g)=0Q2 = C系系 T2Q2Qv,m = Qp,m = Hm 量热体系与环境的热交换无法完全避免，这可以是环境向量热

5、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，而必须经过作图法加以校正，校正的方法如下。 雷诺温度校正图 图中b点意味着燃烧开始,热传入介质;c点为观察到的最高温度值;从相当于室温的H点作水平线交曲线与O,过O点作垂线AB，再将ab线和cd线延长并交AB线于F、E两点，其间的温度差值即为经过校正的T。图中E E 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。FF为由室温升到最高点c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，EF

6、两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。 . 仪器和试剂仪器和试剂氧弹量热计氧弹量热计 1台台 压片机压片机 1台台 万用表万用表 1只只 贝克曼温度计贝克曼温度计 1支支 点火丝点火丝 容量瓶（容量瓶（1000ml） 1只只 氧气钢瓶及减压阀氧气钢瓶及减压阀 1只只 蔗糖（蔗糖（A.R.） 苯甲酸（苯甲酸（A.R.） . 实验步骤实验步骤(1) (1) 加水加水 用容量瓶准确量取用容量瓶准确量取3L3L自来水加入水桶。自来水加入水桶。(2) (2) 压片压片 在电子台秤上粗称在电子台秤上粗称0.80.81.0g1.0g苯甲酸苯甲酸（或蔗糖，压片前须研磨），在压片机中压成片状，（或蔗糖

7、，压片前须研磨），在压片机中压成片状，再准确称重。再准确称重。(3) (3) 接燃烧丝接燃烧丝 将氧弹的弹头放在弹头架上，把已将氧弹的弹头放在弹头架上，把已量长度的点火丝的两端分别紧绕在氧弹头上的两根量长度的点火丝的两端分别紧绕在氧弹头上的两根电极上，中部紧贴样品表面。电极上，中部紧贴样品表面。氧弹盖氧弹盖氧弹体氧弹体氧弹架氧弹架(4) (4) 充氧充氧 (5) (5) 入量热计入量热计(6) (6) 读数读数 点火前每隔一分钟读一次数，约四五个点，点火前每隔一分钟读一次数，约四五个点，点火后每隔点火后每隔3030秒读一次数，数据稳定后，每隔一分秒读一次数，数据稳定后，每隔一分钟一次，继续读钟

8、一次，继续读5 5个数据点个数据点。(7) (7) 量剩余点火丝长度量剩余点火丝长度 待处理数据时用。待处理数据时用。氧气氧气钢瓶钢瓶高压表高压表低压表低压表总阀门总阀门低压表调低压表调节螺杆节螺杆 充气时，首先将氧弹进气管口的螺栓卸下，将高压充气时，首先将氧弹进气管口的螺栓卸下，将高压钢瓶导气管与进气孔相连。打开钢瓶总开关，然后顺时钢瓶导气管与进气孔相连。打开钢瓶总开关，然后顺时针转动低压表压力调节螺杆，使低压表显示值为针转动低压表压力调节螺杆，使低压表显示值为0.5MPa。然后开启氧弹出口大约然后开启氧弹出口大约20秒（有嘶嘶的响声），借以赶秒（有嘶嘶的响声），借以赶出弹中空气（此时仍进气

9、）。关闭氧弹出口。继续顺时出弹中空气（此时仍进气）。关闭氧弹出口。继续顺时针转动低压表压力调节螺杆使氧弹中充大约针转动低压表压力调节螺杆使氧弹中充大约1.2MPa的氧的氧气。逆时针方向转动减压阀手柄至放松位置，旋下导气气。逆时针方向转动减压阀手柄至放松位置，旋下导气管，将氧弹的进气螺栓旋上。再次用万用表检查氧弹中管，将氧弹的进气螺栓旋上。再次用万用表检查氧弹中两电极间的电阻。两电极间的电阻。 数字式贝克数字式贝克曼温度计曼温度计点火控制器点火控制器量热计量热计. 实验数据记录与处理实验数据记录与处理实验数据记录: 室温:_；气压:_kPa；实验日期:_；仪器名称型号:_记录数据: 燃烧丝长度_

10、mm；苯甲酸（或蔗糖）样品重_g；剩余燃烧丝长度_mm；水温_。 点火前：每隔一分钟读一次数，约四五个点；点火前：每隔一分钟读一次数，约四五个点；点火后：每隔点火后：每隔3030秒读一次数，数据稳定后，每隔一分钟一次，秒读一次数，数据稳定后，每隔一分钟一次， 继续读继续读5 5个数据点。个数据点。1、分别作苯甲酸及待测物蔗糖的温度、分别作苯甲酸及待测物蔗糖的温度-时间曲线，时间曲线， 通过作图求出它们在燃烧前后引起的实际温升值通过作图求出它们在燃烧前后引起的实际温升值 T1 和和 T2。 2、水当量的计算；、水当量的计算；3、蔗糖燃烧热的计算。、蔗糖燃烧热的计算。数据处理：数据处理：. 注意事

11、项注意事项1 1、压片不能太紧或太松。、压片不能太紧或太松。2 2、点火丝一定要和试样片接触，不能和金属器皿相接触。、点火丝一定要和试样片接触，不能和金属器皿相接触。3 3、氧弹内不要忘记加水。、氧弹内不要忘记加水。4 4、氧气钢瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结、氧气钢瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结束后要关上钢瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。束后要关上钢瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。. 思考题思考题1 1、固体样品为什么要压成片状？、固体样品为什么要压成片状？2 2、在氧弹里加、在氧弹里加10mL10mL蒸馏水起什么作用？蒸馏水起什么作用？3 3、本实验中，那些为体系？

12、那些为环境？实验过程中有、本实验中，那些为体系？那些为环境？实验过程中有 无热损耗，如何降低热损耗？无热损耗，如何降低热损耗？4 4、为什么实验测量得到的温差值要用雷诺图解法校正？、为什么实验测量得到的温差值要用雷诺图解法校正？5 5、使用氧气钢瓶和减压阀时有那些注意事项？、使用氧气钢瓶和减压阀时有那些注意事项？6 6、欲测定液体样品的燃烧热，你能想出测定方法吗？、欲测定液体样品的燃烧热，你能想出测定方法吗？实验八二组分体系气液相图 、实验目的、实验目的、实验原理、实验原理、药品仪器、药品仪器、实验步骤、实验步骤、数据处理、数据处理、思考题、思考题、注意事项、注意事项. 实验目的实验目的1.用

13、沸点仪测定标准压力下环已烷-乙醇双液 系的气液平衡相图。绘制温度-组成图，并 找出恒沸混合物的组成及恒沸点的温度。2.了解用沸点仪测量液体沸点的方法。3.了解阿贝折光仪的测量原理和使用方法。 两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系。根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。两个组分若能按任意比例互相融解，称为完全互溶双液系。液体的沸点是指液体的蒸汽压与外界压力相等时的温度。在一定的外压下，纯液体的沸点有其确定值。但双液系的沸点不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量(组成)有关。1. 1. 气气- -液相图液相图P定，可以画出体系的温度定，可以画出体系的温度

14、t和组分和组分x的关系图。这就是的关系图。这就是T-x相图。相图。. 实验原理实验原理完全互溶双液系的沸点组成图1.混合物的沸点介于两种纯组分之间(a)；2.混合物存在着最高沸点(b)；3.混合物存在着最低沸点(c). 为了测定双液系的为了测定双液系的T- x图图,需在气液平衡后需在气液平衡后,同时测定双液系的同时测定双液系的沸点沸点和和液相、气相的平液相、气相的平衡组衡组成成。实验中气液平衡组分的分离是通过沸点仪。实验中气液平衡组分的分离是通过沸点仪实现的实现的,而各相组成的准确测定可通过阿贝折而各相组成的准确测定可通过阿贝折光仪测量折射率进行。光仪测量折射率进行。 本实验测定的环己烷本实验

15、测定的环己烷-乙醇双液系相图属于具有乙醇双液系相图属于具有最低恒沸点的体系。方法是利用沸点仪在大气压下直最低恒沸点的体系。方法是利用沸点仪在大气压下直接测定一系列不同组成混合物的气液平衡温度接测定一系列不同组成混合物的气液平衡温度(沸点沸点),并收集少量气相和液相冷凝液并收集少量气相和液相冷凝液,分别用阿贝折光率仪分别用阿贝折光率仪测定其折射率测定其折射率,根据折射率与标样浓度之间的关系根据折射率与标样浓度之间的关系,查查得所对应的气相、液相组成。得所对应的气相、液相组成。2.2.沸点测定仪沸点测定仪 图图8.2 8.2 沸点仪结构图沸点仪结构图 本实验所用沸点仪如图本实验所用沸点仪如图8.2

16、所示所示.这是一只带回流冷凝管这是一只带回流冷凝管的长颈圆底烧瓶。冷凝管底部有一半球形小室的长颈圆底烧瓶。冷凝管底部有一半球形小室,用以收集用以收集冷凝下来的气相样品。电流经变压器和粗导线通过浸于冷凝下来的气相样品。电流经变压器和粗导线通过浸于溶液中的电热丝。这样既可以减少溶液沸腾时的过热现溶液中的电热丝。这样既可以减少溶液沸腾时的过热现象象,还能防止暴沸。温度计外套的小玻璃管有利于降低周还能防止暴沸。温度计外套的小玻璃管有利于降低周围环境对温度计读数可能造成的波动。围环境对温度计读数可能造成的波动。 通常通常,测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相的测定一系列不同配比溶液的沸点及气、液两相

17、的组成组成,就可以绘制气就可以绘制气-液体系的相图。压力不同时液体系的相图。压力不同时,双液系相双液系相图将略有差异。图将略有差异。3.3.组成分析组成分析 本实验选用的环己烷和乙醇，两者折光率相本实验选用的环己烷和乙醇，两者折光率相差颇大差颇大, ,二折光率测定又只需要少量样品二折光率测定又只需要少量样品, ,所以所以, ,可用折光率可用折光率- -组成工作曲线来测得平衡体系中两组成工作曲线来测得平衡体系中两相的组成。相的组成。 测定折光率：阿贝折光仪 . 仪器和试剂仪器和试剂仪器：沸点仪一套；阿贝折光仪；1 kV 调压变压器；05 A 交流电表；温度计 50100 (最小分度 0.1 )

18、1支；试管、滴管、 烧杯。试剂：环已烷(AR)；乙醇(AR)；丙酮(AR)；重蒸馏水；冰。 . 实验步骤实验步骤1. 校正阿贝折光仪：用乙醇校正阿贝折光仪：用乙醇 (折光率折光率=1.3594)2. 测标准环已烷测标准环已烷-乙醇溶液的折光率。乙醇溶液的折光率。3. 安装沸点仪，测乙醇（正己烷）和溶安装沸点仪，测乙醇（正己烷）和溶液沸点及气液相折射率。液沸点及气液相折射率。12345678注意注意：a、当液体沸腾、温度稳定后（一般在沸腾后 1015 分钟可达平衡），记下沸腾温度及环境温度。 b、切断电源，停止加热。冷却液体。取气液相样品。 c、测定平衡时的气相样品与液相样品的折光率。每一 样品

19、要测量两次，并取其平均值。. 实验数据处理实验数据处理1用坐标纸绘出环己烷与乙醇摩尔百分组成的用坐标纸绘出环己烷与乙醇摩尔百分组成的 标准工作曲线。标准工作曲线。 2将气相和液相样品的折光率将气相和液相样品的折光率(已校正已校正)，从折光，从折光 率率组成的标准工作曲线上查得相应组成。组成的标准工作曲线上查得相应组成。 3. 将由标准工作曲线查得的溶液组成及校正后的沸将由标准工作曲线查得的溶液组成及校正后的沸 点列表，并绘制环已烷点列表，并绘制环已烷-乙醇气乙醇气-液平衡相图。由液平衡相图。由 相图确定该体系最低恒沸点及恒沸混合物的组成。相图确定该体系最低恒沸点及恒沸混合物的组成。. 注意事项

20、注意事项1.浓度换算；浓度换算；2.测定折光率时测定折光率时,动作应迅速动作应迅速,以避免样品中易挥发组分损失以避免样品中易挥发组分损失,确确 保数据准确；保数据准确；3.电热丝一定要被溶液浸没后方可通电加热电热丝一定要被溶液浸没后方可通电加热,否则电热丝易烧否则电热丝易烧 断或燃烧着火；断或燃烧着火；4.每种浓度样品其沸腾状态应尽量一致。即气泡使连续均匀地冒每种浓度样品其沸腾状态应尽量一致。即气泡使连续均匀地冒 出为好出为好,不要过于激烈也不要过慢。测定纯环己烷、纯乙醇沸点不要过于激烈也不要过慢。测定纯环己烷、纯乙醇沸点 时必须保证沸点仪内洁净干燥；时必须保证沸点仪内洁净干燥；5.先开冷却水

21、先开冷却水,再加热再加热,系统真正达到平衡后系统真正达到平衡后,停止加热停止加热,稍冷却后方稍冷却后方 可取样分析。可取样分析。. 思考题思考题1. 沸点仪中的小球体积过大或过小，对测量有何影沸点仪中的小球体积过大或过小，对测量有何影响响?2. 若在测定时，存在过热或分馏作用，将使测得的若在测定时，存在过热或分馏作用，将使测得的相图图形产生什么变化相图图形产生什么变化?3. 按所得相图，讨论环已烷按所得相图，讨论环已烷-乙醇溶液蒸馏时的分离乙醇溶液蒸馏时的分离情况。情况。4. 如何判定气如何判定气-液相已达平衡？液相已达平衡？实验九反应活化能的测定、实验目的、实验目的、实验原理、实验原理、药品仪器、药品仪器、实验步骤、实验步骤、数据处理、数据处理、思考题、思考题、注意事项、注意事项 1.了解反应活化能的意义及测定方法的一般原 理，理解计时法原理和条件； 2.用计时法测定一级反应的活化能。 . 实验目的实验目的. 实验原理实验原理一级反应： lncA,0/cA=ln(a/(a-x)= kt = C反应(2)比反应(1)快得多。一旦NaS2O3耗尽，反应(1)生成的微量I3-就立即与淀粉作用，使溶液呈蓝色。记下反应开始至溶液出现蓝色的时间t 。 由(1)和(2)可知： c(S2O82