燃烧热的测定实验报告

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、掌握量热技术的基本原理，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内能变化（ΔrUm）。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（ΔrHm）。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：cHm=Qp,m＝Qv,m＋ΔnRT（1）本实验采用氧弹式量热计测量萘的燃烧热。测量的基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及氧弹周围介质（本实验用水）的温度升高。氧弹是一个特制的不锈钢容器。为了保证化妆品在若完全燃烧，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避免，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行校正。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，放出的热量传给水及仪器各部件，引起温度上升。设系统（包括内水桶，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，即量热计及水每升高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，则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(J·mol-1)；n为样品的摩尔数（mol)；C为仪器的总热容(J·K-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-6694.4J/g，T为校正后的温度升高值。仪器热容的求法是用已知燃烧焓的物质(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２-1-2。图中H相当于开始燃烧之点，D点为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Ｔ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T。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ΔT点火丝,CQmnQmV点火丝nTTCQmV)(12,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T仍可以按同法校正之。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)0～100℃温度计(一支)万用电表（一个）扳手（一把）萘（A.R）苯甲酸（A.R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。图4-1绝热较差时的雷诺校正图图4-2绝热良好时的雷诺校正图（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，放入水桶内，加入水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。若燃烧安全，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、注意事项1、为避免腐蚀，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。点火丝不应与弹体内壁接触，避免点火后发生短路。3、实验结束后，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.数据记录（1）、数据整理如下：第一次测量苯甲酸样品点火丝的质量m铁/g0.0131燃烧后剩下点火丝的质量m铁1/g0.0121燃烧的点火丝质量/g0.0010压片质量m压/g0.6073苯甲酸1质量m样/g0.5942系统温度/℃21.6t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃0.523.3716.523.91512.524.38518.524.3981.023.3687.024.08413.024.38919.024.3981.523.3667.524.17113.524.39219.524.3972.023.3648.024.23014.024.39520.024.3952.523.3628.524.27014.524.39620.524.3923.023.3609.024.29815.024.39821.024.3923.523.3589.524.32015.524.40021.524.394.023.35710.024.33816.024.40022.024.3894.523.35610.524.35216.524.40022.524.3885.023.35411.024.36317.024.40023.024.3865.523.37511.524.37117.524.39923.524.3856.023.63312.024.37918.024.39824.024.384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/g0.0079燃烧的点火丝质量/g0.0050压片质量m压/g0.4900苯甲酸2质量m样/g0.4771系统温度/℃21.6t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃0.522.9976.523.44712.523.82118.523.8371.022.9967.023.57013.023.82519.023.8371.522.9957.523.64513.523.82819.523.8362.022.9938.023.69314.023.83120.023.8352.522.9928.523.72714.523.83320.523.8353.022.9929.023.74915.023.83421.023.8343.522.9919.523.76815.523.83521.523.8344.022.99010.023.78216.023.83622.023.8334.522.98910.523.79416.523.83722.523.8335.022.98911.023.80217.023.83723.023.8325.523.03011.523.81317.523.83723.523.8316.023.23612.023.81718.023.837第一次测量萘样品点火丝的质量m铁/g0.0151燃烧后剩下点火丝的质量m铁1/g0.0144燃烧的点火丝质量/g0.0007压片质量m压/g0.4820萘1质量m样/g0.4669系统温度/℃21.6t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃0.522.2437.522.61914.523.58621.523.6091.022.3148.022.93715.023.59122.023.6091.522.3258.523.17115.523.59522.523.6092.022.3289.023.30716.023.59923.023.6082.522.3309.523.38316.523.60123.523.6083.022.33010.023.43317.023.60424.023.6073.522.33010.523.46917.523.60524.523.6074.022.33111.023.51918.023.60725.023.6064.522.33111.523.49718.523.60825.523.6065.022.33112.023.53519.023.60826.023.6055.522.33212.523.55019.523.60926.523.6056.022.33213.023.56220.023.60927.023.6046.522.33213.523.57220.523.60927.523.6037.022.36914.023.57921.023.60928.0第二次测量萘样品点火丝的质量m铁/g0.0149燃烧后剩下点火丝的质量m铁1/g0.0096燃烧的点火丝质量/g0.0053压片质量m压/g0.5444萘2质量m样/g0.5295系统温度/℃21.6t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃t/min温度/℃0.522.2376.522.97112.523.63618.523.6601.022.2357.023.20613.023.64219.023.6601.522.2347.523.34213.523.64719.523.6592.022.2338.023.42714.023.65120.023.6582.522.2328.523.48214.523.65420.523.6583.022.2329.023.52115.023.65721.023.6573.522.2319.523.55115.523.65821.523.6564.022.23010.023.57416.023.65922.023.6554.522.23010.523.59216.523.66022.523.6545.022.22911.023.60717.023.66023.023.6535.522.28111.523.61917.523.6616.022.61712.023.62918.023.6612.数据处理（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=—3226.9KJ/mol苯甲酸燃烧反应方程式为：C7H6O2(s)+7.5O2(g)3H2O(l)+7CO2(g)由△rHm=cHm=Qp,m＝Qv,m＋ΔnRT（1）得苯甲酸标准状况下其恒压摩尔燃烧热为molKJJKJKmolKJmolKJnRTHmc/14.3228/1015.298)/(314.85.0/9.3226mQv,3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CTQmQvmC△点火丝点火丝苯甲酸苯甲酸12.122/)(（2）式中：苯甲酸Qv——为苯甲酸恒容摩尔燃烧热，mol