燃烧热的测定

1、令狐采学创作题目： 燃烧热的测定令狐采学学院名称：化学与环境工程学院专业：化学工程与工艺班级：14化工2学号：2014333222姓名：刘磊指导老师：陈旭红二O六年十一月令狐采学创作目录目的要求、实验原理34页仪器试剂、实验步骤56页69页结果讨论其他910 页燃烧热的测定关键词：燃烧热、雷诺温度校正图一目的要求1、掌握燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系；2、熟悉热量计中主要部件的原理和作用，掌握氧弹热量计的实验技术；3、用氧弹热量计测定苯甲酸和蔗糖的燃烧热；4、学会雷诺图解法校正温度改变值。二基本原理1、燃烧与量热根据热化学的定义，lmol物质完全氧化时的反应热称为燃烧

2、热。所谓完全氧 化，对燃烧产物有明确规定。如有机化合物中的碳氧化成一氧化碳不能认为是 完全氧化，只有氧化成二氧化碳才是完全氧化。燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外，还可以用于求算化合物的生成 热、键能等。量热法是热力学的一种基本实验方法。在恒容或恒圧条件下可以分别测得恒 容燃烧热Qv和恒压燃烧热Qp。山热力学第一定律可知，Qv等于体积内能变 化AU； Qp等于其焙变AHo若参加反应的气体和反应主成的气体都作为理想 气体处理，则它们之间存在以下关系：令狐采学创作AH=AU+A(PV)Qp=Qv+ A nRT式中An为反应前后反应物和生成物中气体的物质的量之差；R为摩尔气体常 数：T为反应时的热

3、力学温度。热量计的种类很多，本实验所用的氧弹热量计是一种环境恒温式的热量计。氧弹热量计测量装置如图1所示，图2是氧弹的剖面图。.殂出WiK-畑e 5/II图1氧弹热量计测量装置示意图图2氧弹剖面图2、氧弹热量计氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧后所释放的能量使得 氧弹本身及其周圉的介质和热量计有关附件的温度升高，则测量介质在燃烧前 后体系温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。其关系式如下：-m 样 Qv/M-I Ql= （m 水 C 水+C 计）A T式中m样和M分别为样品的质量和摩尔质量；Qv为样品的恒容燃烧热；I和 QI是引燃用铁丝的长度和单位长度燃烧热；m水和C水是以水

4、作为测量介质 时，水的质量和比热容；C计称为热量计的水当量，即除水外，热量计升高 1 C所需的热量；AT为样品燃烧前后水温的变化值。为了保证样品完全燃烧，氧弹中须充以高压氧气或其他氧化剂。因此氧弹应 有很好的密封性能，耐高压且耐腐蚀。氧弹应放在一个与室温一致的恒温套壳 中。盛水桶与套壳之间有一个高度抛光的挡板，以减少热辐射和空气的对流。令狐采学创作令狐采学创作3、雷诺温度校正图实际上，热量计与周圉环境的热交换无法避免，它对温度测量值的影响可用 雷诺温度校正图校正。具体方法为：称取适量待测物质，估计燃烧后的可使水 温上升1.52.0C。预先调解水温使其低于室温1.0C左右。按操作步骤进行测 定，

5、将燃烧前后观察所得的一系列水温和时间关系作图。可得如图3所示的 曲线。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； 相当于室温的T点作水平线交曲线0点，过0点作垂线AB,再将ab线和de 线分别延长交AB线于E、F两点，其间的温度差值即为经过校正的图中 EE，为开始燃烧到体系温度上升至室温这段时间Atl内，山环境辐射和搅拌引 进的能量所造成的升温，故应予以扣除。FF是由温度升高到最高点c点这一 段时间At2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两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。在某些惜况下，热量计的绝热性能良好，热漏很小，而搅

6、拌器功率较大，不 断引进的能量使得曲线不出现极高温度点，如图4所示。其校正方法与前述 相似。本实验采用数字式精密温差测量仪来测量温度差。图3绝热稍差情况下的雷诺温度校正图图4绝热良好情况下的雷诺温度校正图三仪器试剂氧弹热量计1套 万用表 1个数字式精密温度差测量仪1台 案秤（5kg）1台氧气钢瓶温度计（050C）支令狐采学创作氧气减压阀1只小台钟1只压片机1台烧杯（1000ml）1只电炉(500W)1个药物天平1台塑料桶1个引燃专用铁丝直尺1把苯屮酸（分析纯）剪刀1把蔡（分析纯）四实验步一测量热量计的水当量1、样品制作用药物天平称取大约0.9g左右的苯屮酸，在压片机上稍用力压成圆片。用银 子将

7、样品在干净的称量纸上轻击二、三次，出去表面粉末后在用分析天平准确 称量。2、装样并充氧气拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢丝更应擦干净。 搁上金属小器皿，小心将样品片放置在小器皿中部。剪取18cm长的引燃铁 丝，在直径约3mm的铁钉上，将引燃铁丝的中段绕成螺旋形约56圈。将螺 旋部分紧贴在样品片的表面，两端如图2所示固定在电极上。注意引燃铁丝 不能与金属器皿想接触。用万用电表检查两电极间电阻值，一般应不大于20 Q。紧旋氧弹盖，卸下进气管口的螺栓，换接上导气管接头。导气管的另外一 端与氧气钢瓶上的减压阀连接。打开钢瓶阀门，向氧弹中充入2MPa。3、测量用案秤准确称取已被调节到

8、低于室温1.0C的自来水3kg于盛水桶内。将氧弹 放入水桶中央，装好搅拌马达，把氧弹两电极用导线与点火变压器相连接，盖 上盖子后，先将数字式精密温差测量仪的探头插入恒温水夹套中测出环境温度（即雷诺温度校正图中的O点），然后将其插入系统。开动搅拌马达，待温 度上升后，每隔lmin读取一次温度（准确读至0.001 C）。1012min后,按 下变压器上电键通电45s点火。自按下电键后，温度读数改为每隔15s 次，直到两次读数差值小于0.005C,读数间隔恢复为lmin 一次，继续 1012min后方可停止实验。关闭电源后，取出数字式精密温差测量仪的探头，再取出氧弹，打开氧弹出 气口放出余气。旋开氧

9、弹盖，检查样品燃烧是否完全。氧弹中应没有明显的燃 令狐采学创作令狐采学创作烧残渣。若发现黑色残渣，则应重新实验。测量未燃烧的铁丝长度，并计算实 际燃烧掉的铁丝长度。最后擦干氧弹和盛水桶。样品点燃及燃烧完全与否，是本实验最重要的一步。二蔗糖的燃烧热测定称取0.9g左右蔡，按上述方法进行测定。五数据处理组数123456789时间t/min012345678苯甲酸温度 差WC0.0710.0910.1040.1160.1230.1300.1380.1430.148蔡温度差小T/C0.0450.0310.0250.0220.0200.0180.0170.0160.015组数10111213141516

10、1718时间t/min99.259.59.751010.2510.510.7511苯中酸温度 差 T/C0.1520.1570.1640.1980.2550.3070.3800.4280.494蔡温度差小T/C0.0140.0130.0070.0130.0720.1290.2220.3380.456组数192021222324252627时间t/min11.2511.511.751212.2512.512.751313.25苯中酸温度 差 T/C0.5340.5750.6130.6450.6640.6840.6980.7190.734蔡温度差AT/C0.5830.7050.7920.8890.

11、9761.0281.0631.1301.157组数282930313233343536时间t/min13.513.751414.2514.514.751515.2515.5苯中酸温度0.7450.7660.7780.7870.7980.8030.8150.8200.826差WC蔡温度差小T/C1.1941.2221.2541.2741.2931.3091.3341.3421.358组数373839404142434445时间t/min15.751616.2517(16.5)18(16.75)19(17)20(17.25)21(17.5)22(17.75)苯中酸温度 差0.8340.8380.8

12、390.8660.8780.8930.9020.9110.916蔡温度差山T/C1.3671.3831.3941.4051.4131.4231.4301.4351.438组数464748495051525354时间t/min23(19)24 (20)25(21)26(22)2324252627苯中酸温度 差WC0.9210.9240.9270.928蔡温度差小T/C1.4671.4831.4991.5101.5171.5211.5251.5291.530组数55时间t/min28蔡温度差小T/C1.5311 苯甲酸的燃烧热为-26460J - g,引燃铁丝的燃烧热值为29J/cm。作苯中酸和蔡

13、燃烧的雷诺温度校正图，iIiat计算水当量的蔡的恒容燃烧热 Qv,并计算其恒压燃烧热Qp。根据所用仪器的精密，正确表示测量结果，并指出最大测量误差所在。4 文献值恒压燃烧熔Kcal/molkJ/molJ/g测量条件苯甲酸-771.24-3226.9-26460P 0 , 20C蔗糖-1348.7-5643-16486P 0 , 25 C 1231.8-5153.8-40205P 0 , 25 C原始数据记录样品质量/g铁丝质量/g剩余铁丝质量/g摩尔质量/g/mol苯甲酸0.58210.00850.0054122.120.67790.00850.0044128.18奈的雷诺温度校正图苯甲酸雷诺

14、温度校正图其中 Qm=-6695J/gQv= AH-A n RT=-3226.9-(7-7.5)X0.5812 4- 122.12X8.314X298.15 =-3221.01KJ/mol山雷诺温度校正图得A T=0.931C代入可得=1.65xlOA4J/C由图可得：Tl=0.029 T2=1.243 AT=0.931*C解得 Qv=-3782.4KJ/molQp=Qv+ A nRT=-3782.4+0.67794-128.18X (10-12) X 8.314 X 298.15=-3808.6KJ/mol六实验注意事项注意氧气钢瓶的使用铁丝要连紧电极，与药品接触紧凑以让药品完全燃烧，若实验

15、结束后氧弹内 存有残渣则需重新实验七结果分析与讨论引燃铁丝与药品接触方式会造成实验结果的误差；样品完全燃烧的程度是实验成功与否的关键，若氧弹中还剩余黑色残渣，则 说明样品未完全燃烧：实验仪器自身存在不可避免的系统误差；对本实验进行如下改进可降低误差对实验结果的影响：改变燃烧丝在片状药 品中的状态和位置，改变药片在氧弹内丄甘竭中的状态，改变氧弹内氧气的压力 值和改变点火电流控制转钮的操作方式。本实验是用数字式精密温差测量仪测量温度，也可以用热电堆或其他热敬元 件代替，或用自动平衡记录仪自动记录温度及其变化情况。八参考文献1 Shoemaker D P, Garland C W, Nibler J W. Experimnents in Physical Chemistry.5th edn. New York: McGraw-Hill Book