燃烧热的测定

时间 s 825 840 855 870 885 900 915 930 945 960 975 990
1005 1020 1080 1140 1200 1260 1320 1380 1440 1500 1560 1620
时间 min 13.75 14 14.25 14.5 14.75 15 15.25 15.5 15.75 16 16.25 16.5 16.75 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
0.000 0
5
10
15
20
25
30
时间t/min
温差T
由 − ������样 ������������ − ������ ∙ ������������ = ������水 ∙ ������水 + ������计 △ ������
������
Ql=2.9 Jcm
萘 M=128 △T=1.155℃ W 样=0.58g
点火丝
四、 实验步骤
1) 粗称萘(<0.6g)，苯甲酸(<0.8g)，压片，去毛边后准确称重。
2) 装氧并充氧气 准确剪去 10cm 点火丝，在其中部绕 5~6 圈（直径约 3mm）。两端固定在
电机上，中部紧贴样品表面，充氧。
3) 测量 C 计
a) 在量热器内筒中装入 3000ml 自来水（水温应低于室温 0.5℃）。
可求得该样品的恒容燃烧热。其关系式为
������样 − ������ ������������ − ������ ∙ ������������ = (������水 ∙ ������水 + ������计) △ ������ 式中 W 样及 M 分别为待测物质的质量(g)及摩尔质量；Qv 为待测物质的摩尔燃烧热(KJ/mol)；l 和
C 水=4.2J/g
������
苯甲酸 M=122 △T=1.160℃ 代入得：C 计=-12453.98g/℃
W 样=0.67g
20
25
Ql=2.9 Jcm △L=8.3cm
30
C 水=4.2J/g Qv=-26460 J/g
萘的温差图
1.400
1.200
1.000
0.800
0.600
萘
0.400
△T=1.155
0.200
算出 Qp，即燃烧焓的值△cHm。直接测定 Qp 或 Qv 的实验方法称为量热法。 2) 氧弹量热计
本实验用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定。
氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律。样品被置于氧弹中，完全燃烧所释放的能量使得
氧弹本身、周围的介质及热量计有关的附件温度升高。测量介质在燃烧前后温度的变化值，就
氧弹是一个特制的不锈钢容器。为了保证样品迅速完全燃烧，氧弹中应充入压力为
1.0~1.5MPa 的高压氧气。为了防止充氧时将样品吹散必须在实验前对样品压片。充氧后的氧弹
放在装有一定量的水(3000ml)的桶中，水桶外是空气隔热层，在外边是温度恒定的水夹套。
本实验的氧弹式量热计虽然采取了一些绝热措施，但它仍不是严格的绝热系统，加之带进
项目 间隔
苯甲酸 温差
1.0320
1.0540
1.0780
1.0950
1.1110
1.1210
15s∕ 1.1350 次 1.1450
1.1570
1.1630
1.1710
1.1780
1.1840
1.1910
1.1970
1.2010
1.2090
1.2160
1min∕ 1.2220 次 1.2310
1.2400
萘 温差
0.001 0.002 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.010 0.010 0.012 0.032 0.097 0.196 0.303 0.407 0.579 0.685 0.729 0.783 0.830 0.873 0.911 0.930
时间 s 60
代入数据得：Qv=-32035.99 J/g
又由������������ = ������������ +△ ������������������
已知△n=-2
△L=8.1cm
代入数据得：Qp=-36894.69 J/g 相对误差 W=(-36894.69-(-40205))/ (-40205)=8.234%
△ ������ =△ ������ +△ (������������)
������������ = ������������ +△ ������������������ △n 为反应前后反应物和生成物中气体物质的量之差，R 为气体常数，T 为反应时的热力学
温度。
由上式可知，若测得某物质的 Qp 或 Qv 中的任何一个，即可计算出另一个数据。在热化学中， 化学反应的热效应（包括燃烧热）通常使用来表示的 Qp。本实验测定的是 Qp，通过上式就可以计
120 180 240 300 360 420 480 540 600 615 630 645 660 675 690 705 720 735 750 765 780 795 810
时间 min
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10.25 10.5 10.75 11 11.25 11.5 11.75 12 12.25 12.5 12.75 13 13.25 13.5
I
传入介质当中；D 点为观察到的温度最高值；从相当
于室温的 J 点作水平线交曲线于 I，过点 I 作垂线
Hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A
F
A′
△t1 a △t2
ab，再将 FH 线和 GD 线延长并交 ab 线于 A,C 两点， 其间的温度差值即为经过校正的△T。图中 AA 为开 始燃烧到温度上升室温问这一点时间△t1 内，由于环 t 境辐射和搅拌引起的热量所造成的升温，故应予以
的搅拌热、放热传热速度的限制等等，因此需用雷诺图法对温度进行校正。
3) 雷诺温度校正图
T
b
C′
D
在适量燃烧物质燃烧后，量热计中的水温上升 G 1.0~1.5℃。预先调节水温低于温室 0.5~1.0℃左右。
C
将燃烧前后水温随时间的变化记录下来，并作图，
J
得以曲线（如下图），图中 H 点意味着燃烧开始，热
数据处理：
项目 间隔
1min∕ 次
15s∕ 次
苯甲酸 温差
0.0000 0.0010 0.0020 0.0030 0.0040 0.0050 0.0050 0.0060 0.0070 0.0080 0.0160 0.0240 0.0252 0.0327 0.0452 0.5110 0.6240 0.7040 0.7960 0.8670 0.8930 0.9470 0.9790 1.0050
Ql 是引燃用的点火丝长度(cm)和单位长度燃烧热(J/cm)；W 水和 C 计 是以水作为测量介质时，水
的质量及比热容；C 计为量热计的水当量，即除水之外，热量计升高 1℃所需的热量；△T 为样品
燃烧前后量热计温度的变化值。
可将(W C 水· 水+C 计)做为量热计的总水当量，通过测定已知燃烧热的标准物（如苯甲酸，它的 恒容燃烧热为-26460(J/g)的燃烧前后量热计温度的变化值△T 来标定的。
2) 根据公式− ������样 ������������ − ������ ∙ ������������ = ������水 ∙ ������水 + ������计 △ ������，计算苯甲酸的燃烧热数据计算体系热容 C
������
计（注意单位统一）； 3) 计算萘的恒容燃烧热 Qv 萘和恒压燃烧热 Qp 萘； 4) 文献值
b) 将装好苯甲酸并充好氧气的氧弹至于其中，盖上仪器盖，放好感温探头。
c) 打开仪器电源开关，预热片刻后，按下“搅拌”按钮，搅拌开始。启动秒表“60s”，
搅拌 5~10 分钟后，按下“采零”键。每分钟记录一个温差，记录 10 个点。
d) 迅速按下“点火”按钮，点燃样品。每 15s 记录一个值，只指数值变化很小后再改为
物质数据：
苯甲酸质量
0.67g 剩余点火丝长度
1.7cm T=19.07℃
萘质量
0.58g 剩余点火丝长度
1.9cm T=19.05℃
温差T
苯甲酸的温差图
1.4000
1.2000
1.0000
0.8000
0.6000 0.4000
苯甲酸
0.2000
0.0000 0
5
10
15
时间t/min
由 − ������样 ������������ − ������ ∙ ������������ = ������水 ∙ ������水 + ������计 △ ������
苯甲酸的恒容燃烧热为-26460J g；恒压燃烧热为-26410J g和-3226.9K J mol。萘的恒压 燃烧热为-40205J g和-5153.8 K J mol。 六、 思考题 1) 在本实验中哪些是系统?哪些是环境？系统和环境通过哪些途径进行热交换？这些热交换 对实验的结果影响怎样？如何克服和进行校正？ 答：体系指量热计本身及氧弹周围介质（包括氧弹、水、桶、搅拌器等)，环境即量热系 统以外的部分。实验过程中，由于对流和辐射，存在热消耗。热交换的存在会影响燃烧热 测定的准确值。采取措施（1）量热计上方加盖，减少对流；（2）外筒内壁和内筒外壁皆 镀成镜面，减少热辐射。进行克服与校正。 2) 为什么要对温度进行校正？简述雷诺校正图的涵义。 答：因为热量的散失无法完全避免，这可以是由于环境向热量计辐射热量而使其温度升高， 也可以是由于热量计向环境辐射而使热量计的温度降低，因此，燃烧前后温度的变化值不 能直接准确测量，而必须经过雷诺温度校正图进行校正。 3) 样品为什么要压成片状？ 答：排除空气等气体杂质的同时，节省了样品在氧弹中所占体积，减小误差。同时，压片 后的样品燃烧会更充分。 4) 为什么水桶中的水温要比环境低 0.5~1.0℃？ 答：为了作雷诺校正图，得到准确的Δ T，否则由于环境热辐射和搅拌引起的升温无法扣 除。
燃烧热的测定
一、 实验目的
1) 用氧弹量热计测定萘燃烧热；掌握氧弹量热计的实验技术；
2) 明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别；
3) 学会雷诺图解法校正温度改变值。
二、 基本原理
1) 燃烧与热量
1mol 物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。根据热力学定律，恒容燃烧热 Qv 等于体系内能 变化△U，恒压燃烧热 Qp 等于其焓变△H。其之间的关系为：
1.2410
1.2430
1.2440
萘 温差
0.966 0.983 1.004 1.020 1.032 1.048 1.059 1.071 1.082 1.091 1.106 1.118 1.130 1.135 1.151 1.163 1.171 1.178 1.182 1.185 1.188 1.189 1.191 1.192
雷诺校正图
扣除。CC′为由室温升高到最
高点 D 这一段时间△t2 内，热量计向环境热漏造成的温度降低，计算时必须考虑在内。故可认
为，A,C 两点的差值较客观地表示了燃烧引起的升温数值。
三、 仪器与试剂
BH-ⅢS 型氧弹量热计 全套
氧气钢瓶及减压阀 1 套
充氧器 1 台
压片机 2 只
萘（A.R）
苯甲酸（A.R）
每一分钟记录一个温差值，记录 10 个点后停止实验。
e) 取出氧弹，用放气阀放掉氧弹中的废气，打开氧弹，检查是否燃烧完全。两处剩余点
火丝的长度。
4) 测量萘的燃烧 Qv
将样品换成萘，采用上述同样方法，测定萘的燃烧热。
五、 实验数据 1) 将所测数据列表并绘制相应的雷诺校正图，求出苯甲酸和萘的△T；1