实验一燃烧热的测定

1、试验一 燃烧热的测定一、试验目的用氧弹式量热计测定萘的摩燃烧焓明确燃烧焓的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差异了解氧弹式量热计中主要局部的作用，把握氧弹式热计的试验技术学会雷诺图解法，校正温度转变值二、试验原理1mol 意思是化合物中的元素生成较高级的稳定氧化物，如在碳被氧化成 CO2气2液SO气等。燃烧焓是热化学中重要的基本数据，由于很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推断工业用燃料的质量等。由上述燃烧的定义可知，在非体积功为零的状况下，物质的燃烧焓常以物质燃烧时的热效应燃烧热来表示，即 HQ。因此，测定物质的燃烧cmpm焓实际就是测定物质在等湿、等压下的燃烧热。量热法

2、是热力学试验的一个根本方法。测定燃烧热可以在等容条件下，也可以在等压条件进展。等压燃烧热Qp与容烯烧热Qv之间的关系为：QQpvm(g) vB(g)RT1或QQpmvmvB(g )RTQpm或Qvm vB为气体物质化学计算数的代码和； 为反响进度增量，Q 或Qpv则为反响物质的量为 时的反响热，m(g )为该反响前后气体物质的物质的量变化，T 为反响确实定温度。搅动棒 2. 外筒 3. 内筒 4. 垫脚 5. 氧弹 6. 传感器 7. 点火按键8. 电源开关 9. 搅拌开关 10. 点火输出负极 11. 点火输出正极12. 搅拌指示灯 13. 电源指示灯 14. 点火指示灯测量热效应的仪器称作

3、量热计，本试验用氧弹式量热计测量燃烧热，图 1为氧弹示意图。本试验用水温度上升，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：QCvvT2VC 和T 均为正值。V2系统除样品燃烧放出热量引起系统温度上升以外，其他因素：燃烧丝的燃N O 2燃烧丝的校正：CuNi 合金丝：3.138Jcm1本试验此因素无视校正后的关系式为：QVW3.138L = KT3QV：样品恒容燃烧热Jg1W：样品的重量g L：燃烧丝的长度cmK：量热计的水当量K 一般用纯洁甲酸的燃烧来标定，苯甲酸的恒容燃烧热QV = 26460Jg1。为了保证样品燃烧，氧弹中必需充分高压氧气，因此要求氧弹密封，而高

4、压、耐腐蚀，同时，粉末样品必需压成片状，以免充气时冲散样品使燃烧不完全，而引起试验误差，完全燃烧是试验成功的第一步，其次步还必需使燃烧的热量不散失，不与四周环境发生热交换，全部传递给量热计放在一恒温的套壳量热计和套壳中间有一层挡屏，以削减空气的对流，虽然如此，热漏还是无法避开，因此燃烧前后温度变化的测量值必需经营雷诺作图法校正。其校正方法如下：1.52.0度，预先调整水湿低于环境0.51.0度。然后将燃烧前后历次观看对时间作图，连成FHID折线，见图2(a)H 相当于开妈燃烧之点，D 为观看到最高的湿度读数点，在环境温度读数点，作一平线JII，过Iab，然后将FHGD线外ab A、C 两点。A

5、 C 点所表示的温度差即为欲求温度和上升 T 仍旧2b。图2a图2b三、仪器与试剂GR3500型氧弹式热量计带把握箱氧气钢瓶带减压阀压片机SWC-ID周密数字温度差仪Cu-Ni合金丝温度0100万用电表 盘天平 钢尺容量瓶2L、1L萘 苯甲酸四、试验步骤测定萘的燃烧焓校品压片及燃烧丝的预备0.6 克左右萘另取约15cm引火丝在天平上称量后，将引火丝打底座上，装上模子，并从上面倒入已称好的萘样品，把压棒放入模子中，压下手柄至适当的位置，即可松开。取出模子和垫筒，把垫筒倒置在底座上，放上模子，放入压棒上，压下手柄至样品掉出。将样品在分析天平上准确称重，置于燃烧坩埚中待用。另取燃烧坩埚中待用。充氧气

6、3将燃烧丝的两端绑牢于氧弹中的两根电极上，并使其中弹簧局部与样品接触，燃烧丝不能与坩埚壁相碰，旋紧氧弹盖，用万用表检查电极是否通路，则旋紧出气阀就可以充氧气3。将氧气导管和氧弹的进气管接通，先翻开阀门 1逆时针旋开再渐渐翻开阀门 2顺时针旋紧，使表 2 针指在表压 。1 21。松开导气管，此时氧弹中已有 2 1 之间尚有余气，因此2 2 1 之前尚有余2 2燃烧和测量温度0.51.03000cm3，倒入盛入桶内，并接上把握器上的点火电极，装好搅拌马达，盖上盖子，将温度温差仪的探头插入桶水中，将温国差档打向温差。将把握器上各线路接好，开动搅拌马达，待温度稳定上升，每隔一分钟读取温度一次，读10

7、个点，按下点火开关，假设指示灯亮，应马上加在电流引发燃烧，假设指示灯根本不亮，或加大电流后指示灯也不熄灭，而且温度也不见快速上升，则须翻开氧弹检查缘由， 假设指示灯亮后熄掉，温度快速上升，则表示氧弹内样品已燃料，自按下点火 10 个点。K。五、数据记录及处理数据记录燃烧丝长度：残丝长度：苯甲酸生：外筒水温：温差档读数：基温选择：前期温度每分钟读数115 秒读数后期温度每分钟读数2345678910萘记录格式同上数据处理用图解法求出苯甲酸燃烧引起量热计量温度变化的差值T13K 值。用图解法求出萘燃烧引起量热计温度变化的差值T23式计算萘的恒容燃烧Q 。v依据Qv计算萘的摩尔燃烧焓 H 。ce试验

8、二 旋光法测定蔗糖转化反响的速率常数一、目的要求测定蔗糖转化反响的速率常数和半衰期。了解该反响的反响物浓度与旋光度之间的关系。了解旋光仪的根本原理，把握旋光仪正确使用方法。二、根本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，其反响为：果糖CHOH OHC 果糖O C HO蔗糖)122211蔗糖)612 66 12 2它是一个二级反响的速率很慢，通常需要H+离子作用下进展。由于它是一个二级反响时水量存在的，尽管有局部水参与了反响，仍可近似地认为整个反响过程中水的浓度是恒定的；而且H+是催化剂，其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反响可看作一级反响。一级反响的速率方程可由下式表示dcdt kc1c t 时的反响物

9、浓度，k 为反响速率常数。积分可得：0C 为应开头时反响物浓度。01nc=-kt+1nc02C=1C20 1/2表示，即为半衰期： 0.6931 2KK k快速分析出反响物的浓度的困难的。但蔗糖及其转化产物具有旋光性，而且它们的旋光力量不同，故可以利用系统在反响进程中旋光度的变化来度量反响的进程。物质的旋光力量、溶剂性质，样品管长度及温度等均有关系。当其它条件均固定时，旋光度 c呈线性关系，即 C4式中比例常数 与物质旋光力量、样品管长度、温度等有关。20 100D5A式中20 20”表示试验时温度20DD线的波长D589nm, 1 dm,CAg/100m。20 =66.63；生成物中葡D20

10、 =52.,D20 =-91.D角到达最大值 。设系统最初的旋光度为 Ct=0,蔗糖尚未转化60反0系统最终的旋光度为 Ct= ，蔗糖已转化完全7生06和7中的反和分别为反响物与生成物的比例常数。生t C，此时旋光度为，即 C (CC)8t反生0由7和8联立可解得：C 0 900反生C 0 100t反生将10代入2式即得1n( 11t0明显以1n( )对t作图可得始终线从直线斜率即可求得反响速率常数k。t三、仪器和试剂 3 个；50ml 1 1 1 支。3moldm-3HC1；蔗糖四、试验步骤见试验台指南溶液配制及测试用台秤称取蔗糖放入烧杯中，用少量蒸馏水溶解留意水过量糖全部溶解后温度太低需加

11、热，并冲洗至100ml 过滤。移取 25ml 蔗糖溶液于干净的锥形瓶中,再移取 25ml、3moldm-3HC1HC1液流出一半时马上记时作为起始时间，全参加后将其混合均匀，快速用反响液荡洗旋光管两次，然后将反响液注满旋光管，t。5 分钟测一次t，测出两个负值为止。24 小时后再测，也可将溶333.15K338.1530 测。五、记录t分t分t0.8moldm-3 蔗糖+3moldm-3HC11g( -t)六、数据处理1g(t - )t 作图，证明是否一级反响，并由直线斜率求出反响速K。 求出反响的半衰期。试验三 原电池电动势的测定一、目的要求Cu-Zn Cu、Zn 电极的电极电势学会一些电极

12、的制备和处理方法把握电池差计的测量原理和正确使用方法二、根本原理化反响，电池内部还可能发生其它反响。电池反响是电池中全部反响的总和。电池除可用来作电源外，还可用它来争辩构成此电池的化学反响的热力学G nFE1式中G是电池反响的吉布斯自由能增量；n 为电极的应中得失电子的数目；F为法拉第常数96500C；E 势 E 后，便可求得G，进而又可求出其它热力学函数。但必需留意，首先要求电池反响本身是可逆的，即要求电池电极反响是可逆的，并且不存在任何不行逆的液接界。同时要求电池必需在可逆状况下工作，即放电和充电过程都必需在准平衡状态下进展，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法争辩化学反

13、响的热力所设计的电池应尽量避开消灭液接界，在准确度要求不高的测量中，消灭液接界电势时，常用“盐桥”来消退或减小。承受电位差计测量。原电池电动势主要是两个电极的电势的代数和，如能测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池的电动势。下面以铜-锌电池为例进展分析。Zn ZnSO4m CuSO1m Cu2符号“”代表固相Zn Cu和液相ZnSO4 CuS424m1和m 分别为ZnSO 和CuSO 24负极起氧化反响Zn Zn2 2e正极起复原反响Cu2 2e Cu电池总反响为Zn Cu2 Zn2 2e电池反响的吉布斯自由能变化值为G G0 RT1n2 zn2 zncucu2zn上述式中G0为标

14、准态时自由能的变化值；a1，则有在标准态时， a2Zn a2Cuaa13ZnCu1，则有：G G0 nFE04式中 E 0为电池的标准电动势。由1至4式可解得：RTa2E E0 1nZn5nFa2Cu对于任一电池，其电动势等于两电势之差值，其计算式为：E=右，复原电势左，复原电势6-锌电池而言0cu2 /CuRT ln1 2Fa2CuRT170Zn2 / ZnlnZFa2Zn8式中和是当a2 a21时，铜电极和锌电极的标准电极电势。对Cu2 /Cu CuZn尔浓度和平均活度系数之间有以下关系a2Zna2Cu m9 m10等因素有关。在电化学中，电极电势确实定至今无法测定，在实际测量中是以某一电

15、极的电极电热作为零标准，然后将其它的电极被争辩电极与它组成电池，测量其间的电动势，则该电动势即为该被测电极的电极电势。被测电极的电池中的正、负极性，可由它与零标准电极两者的复原有势比较确定。通常将氢电极1 时的电极电势规定为零状，称为标准氢电极，然后与其它被测电极进展比较。测出。或高压力状态向低浓度或低压力状态转移，从而产生电动E 等于零伏。Cu|CuSO4(0.01moldm3)|CuSO4(0.1moldm3)|Cu 就是浓差电池的一种。电池电动势的测量工作必需在电池可逆条件下进展，人们依据对消法原理在外电路上加一个方向相反的而电动势几乎相等的电池设计了一种电位差指出，电极电势的大小，不仅

16、与电极种类、溶液浓度有关，而且与温度有关。T本试验是在试验温度下测得的电极电势 ，由7式和8式可计算。TT三、仪器及试剂 UJ33D1型电位差计饱和甘汞电极盐桥铜、锌、甘汞电极四、试验步骤把握使用硫酸锌分析纯分析纯电极制备锌电极装有硫酸锌溶液的小烧杯中即可。铜电极配好的硫酸铜溶液的小烧杯中即可。电池组合将上面制备的锌电极和铜电极分别置于盛有其盐溶液小烧杯内，再将饱和 CuZn电池。Zn|ZnSO4(0.1000moldm3)|CuSO4(0.1000moldm3)|Cu同法组成以下电池：Cu|CuSO4(0.0100moldm3)|CuSO4(0.1000moldm3)|CuZn|ZnSO4(

17、0.1000moldm3)|KCl(饱和)|Hg2Cl2|Hg Hg|Hg2Cl2|KCl(饱和)|CuSO4(0.1000moldm3)|Cu电动势测定依据仪器使用指南及装置图，接好电动势测量线路。分别测定以上四个电池的电动势。五、数据处理电极的电极电势：= 0.24157.61104(T/K298)11饱和甘汞依据测定的各电池的电动势及表分别计算铜锌电极的T 0 0。浓 度0.100moldm30.010mol浓 度0.100moldm30.010moldm3电解质CuSO4ZnSO40.1600.4000.1500.387T298 (T) (298.15) 0(298.15) 0.337

18、VT 0(298.15) 0.763VTCuZnE理E 实进展比较。试验四 固体比外表积的测定一、目的要求用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭的比外表；了解溶液法测定比外表的根本原理；了解分光光度计的根本原理并生疏其使用方法。二、试验原理或称光密度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比。IE lg0 Kcl1I0式中：E 为消光值；I 为入射光强度；I 为透过光强度；K 为消光系数；c 为溶液浓度；l 为液层厚度。0对波长作图可得到溶液的吸取曲线。为了提高值最大处。图4-31朗格缪尔吸附等温线峰：445nm 665nm445nm 处，活性炭吸附对吸取峰有很大的干扰，故665nm。水溶性染料

19、的吸附已应用于测定固体的比外表，在全部染料中次甲基蓝具有最大的吸附倾向。争辩说明，在肯定的浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，即符合郎格缪尔型见图4-3因此原始溶液的浓度以及吸附平衡后的浓度都应选择在适当的范围内。本试验0.1%。次甲基蓝具有以下矩形平面构造：阳离子大小为 17.07.63.253。次甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附1352。侧面吸附投影面积为752。端基吸附投影面积为39.52。对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝可能不是平面吸附而是端基吸附。依据试验结果推算，在单层吸附的状况下，1mg2.45m2 计算。测定固体比外表的方法很多，常用的有BET低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法等。这些方法都需要简单的装置，或较长的试验时间，而溶液法测比外表仪器简洁，操作便利，还可同时测定很多个样品，因此，也常被承受。但溶液法测定结果有肯定的误差。其主要缘由在于吸附时非球形吸附质在各种吸附剂外表的取向并不完全一样，因此，每个吸附质分子的投影面积可以相差甚远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其他方法校正。然而，溶液法常可用10%左右。此外，也可用苯酚或硬脂酸作为吸附质来测比外表。三、仪器和试剂仪器：分光光度计及其附件；配有包锡纸的软木塞的三角烧瓶