萘的燃烧热测定
实验四报告萘的燃烧热 doc
实验四报告萘的燃烧热 doc
萘在室温下是液态的,具有好的挥发性,具有类似活性烃的含量。
在一定的温度和压
力下,它具有很高的燃烧热,是有机物中的热容量最高的物质之一。
萘的燃烧是由热能转
化形成的化学反应,当它在氧气的存在下,在高温下被照射出来后,便发生了燃烧反应,
产生了大量的热量。
火焰是燃烧过程中释放最多热量的组成部分,燃烧通常以火焰形式出现。
然而,根据
不同的温度条件,萘的燃烧行为会有所不同。
萘的燃烧热被分为三个不同的阶段:低温焚化,中温焚化,高温焚化。
低温焚化是指萘以低温状态下燃烧,放出几乎没有火焰的可见光线。
此时,因为温度低,萘微分子无法气化,燃烧阶段也将只到达气化阶段而不会达到高温阶段,往往产生气
体等无火焰特性的分解物。
中温焚化是指萘以中温状态下燃烧,本阶段温度可稳定在800℃–1200℃之间,,是
燃烧器的最常见使用温度,可发出明亮的有色火焰。
由于温度更高,萘的分子经历气化反
应才有机会完全燃烧,燃烧器给出的热量能高达2400 -6800 kJ/mol。
高温焚化是指萘以超高温状态下(3000000–3500000℃)燃烧,其燃烧行为发生的温
度状态已经可达到了燃烧器给出的最高热量,最常见的是大火苗本身发出的蓝光,是发热
最多的一种状态,燃烧器给出的热量能达到8000-9900 kJ/mol。
在以上三种不同温度条件下,萘的燃烧热是不同的,在实验室中将会积累大量的热量,所以当实验活动时,有必要采取合理的安全措施,以保护实验者以及实验环境。
物化实验一萘的燃烧热
奈的燃烧热测定一、实验目的及要求1.通过测定萘的燃烧热,掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
2.掌握氧弹式量热计的原理、构造及其使用方法。
二、实验原理燃烧热是指lmol物质完全燃烧时的热效应,是热化学中重要的基本数据。
所谓“完全燃烧”,是指有机物质中的碳燃烧生成气体二氧化碳、氢燃烧生成液态水等。
例如:萘的完全燃烧方程式为:C10H8(s) + 12O2(g) = 10CO2(g) + 4H2O(l)测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器,在热化学、生物化学以及某些工业部门中广泛应用。
燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。
由热力学第一定律可知,在不做非膨胀功情况下,恒容反应热Q v=△U,恒压反应热Q p=△H。
在氧弹式量热计中所测燃烧热为Q v,而一般热化学计算用的值为Q p,若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理,则它们之间存在以下关系:△H=△U+△(PV) (1)Q p=Q v+(△n)R T(2)式中,△n为反应前后生成物与反应物中气体的摩尔数之差;R为摩尔气体常数;T为反应温度(K)。
为了使被测物质能迅速而完全的燃烧,就需要有强有力的氧化剂。
在实验中经常使用压力为1.5~2MPa的氧气作为氧化剂。
在盛有定量水的容器中,放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹,然后使样品完全燃烧,放出的热量通过氧弹传给水及仪器,引起温度升高。
氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律。
测量介质在燃烧前后温度的变化值,则可得到该样品的恒容摩尔燃烧热:Q v=W·(T终-T始)/m(3)式中,m为样品的质量;W为样品燃烧放热使水及仪器每升高1℃所需的热量,称为水当量。
一般来说,对不同样品,只要每次的水量相同,水当量就是定值。
在实际测量中,燃烧丝的燃烧放热等因素都要考虑。
三、仪器试剂1.仪器与耗材量热用仪器:氧弹式量热计、温度传感器、氧弹、氧弹座架、铜坩埚、放气阀、吸水毛巾充氧用仪器:氧气钢瓶(40L)、氧气减压阀、充氧器压片用仪器:压片机、小毛刷、压片垫块(Ф9×6mm)称量用仪器:电子天平(0.01g)、电子天平(0.0001g)、角匙、镊子、称量纸内筒加水调温用仪器:1000mL容量瓶、1000m L烧杯、洗瓶、10mL量筒、胶头滴管、玻璃棒、2个塑料水桶,温度计(0.1℃)公用设备:温度计(0~50℃,分度0.1℃),卷筒纸、棉线、剪刀数据导出仪器:笔记本电脑、打印机、多功能控制箱2.试剂萘(AR)、高纯氧气(99.995%)、镍铬丝(Φ0.1mm,将其切成长度约90毫米的线段)、冰块或热水四、操作方法与结果热量计的热容量就是与其量热体系具有相同热容量的水的重量(以克计)。
燃烧热的测定.
减压表
减压阀 螺杆
高压表
总阀门
氧气 钢瓶
四、 实验步骤
⑹加水-将充有氧气的氧弹放入内筒中,再用容量瓶取 3000ml水倒入内筒,每次用量必须相同,并检查氧弹是否 漏气。水的温度应根据室温和外筒水温来调整,要求内筒 水温比外筒水温低1℃,外筒水温与室温相差不得超过 0.5℃。 (7)测温-将测温探头插入内筒,打开计算机中的操作页面, 进入实验测温和数据处理阶段。
七、实验讨论
2.热量计热交换校正值Δt用奔特公式计算,
t
(V
V1 )
m 2
V1r
V-初期温度速度;V1-末期温度速度;m-在主期中每半分钟 温度上升不小于0.3℃的间隔数,第一个间隔计入m中。
r-主期每半分钟温度上升小于0.3℃的间隔数。
温度改变值ΔT=(t2-t1+Δt) t2-主期最后一个温度;t1-初期最后一个温度。
四、 实验步骤
①设置数据:
四、 实验步骤
②测温阶段:整个过程分为初期、主期、末期三个阶段, 每隔半分钟读取温度一次。初期读取十一次,在最末一次 读取温度的瞬间,计算机控制点火键自动点火。进入主期, 直到温度不再上升而开始下降的第一次温度为止,主期结 束。进入末期,继续读取十次温度结束。
四、 实验步骤
燃烧热(QV),它等于这个燃烧反应的内能变化(rU m)。
在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Qp ),它等 于这个燃烧反应的焓变(r Hm)。
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,则存在下列关系式:
QP= QV+△nRT
式中:△n—反应前后生成物和反应物气体的物质的量之差; R--摩尔气体常数,8.314J/K•mol; T--反应时的热力学温度。
2 实验二 燃烧热的测定
图2是氧弹的构造。氧弹是用不锈钢制成的, 主要部分有厚壁圆筒1、弹盖2和螺帽3紧 密相连;在弹盖上装有用来充入氧气的 进气孔4、排气孔5和电极6,电极直通弹 体内部,同时作为燃烧皿7的支架;为了 将火焰反射向下而使弹体温度均匀,在 另一电极8(同时也是进气管)的上方还 有火焰遮板9。 2、热量计水当量的测定(求C计) (1)样品制作 先将压片用钢模清洗并使其干燥,用台秤
称取1g苯甲酸(切勿超过1.1g),取长 度为20cm左右的点火丝一根,准确称量 并把其双折后在中间位置打环,置于压 片机的底板压模上,装入压片机内,倒 入预先粗称的苯甲酸样品,使样品粉末 将镍丝环浸埋,用压片机螺杆徐徐旋紧, 稍用力使样品压牢,用力要适中压力不 能太大,太大易使镍丝压断,样片压得 太松,样品容易脱落,抽去模底的托扳 手,继续向下压,用干净的纸接住样品, 弹去周围的粉末,将样品在分析天平上 准确称量后供燃烧使用。
本实验通过测定萘完全燃烧时的恒 容燃烧热,然后计算出萘的恒压燃烧热。 热是一个很难测定的物理量,热量 的传递往往表现为温度的改变。而温度 却很容易测量。如果有一种仪器,已知 它每升高一度所需的热量,那么,我们 就可在这种仪器中进行燃烧反应,只要 观察到所升高的温度就可知燃烧放出的 热量。根据这一热量我们便可求出物质 的燃烧热。本实验所用的氧弹热量计是 一种环两点的差值较客观地反应了样品 燃烧引起的升温数值。在某些情况下,热 量计的绝热性能良好,热漏很小,而搅拌 器的功率较大,不断引进能量使得曲线不 出现极高温度点,如图4所示,其校正方法 相似。
三、仪器与试剂 氧弹量热计 秒表 氧气钢瓶 台秤 氧气减压阀 贝克曼温度计 压片机 温度计(50℃) 扳手 万用表 烧杯(1000ml) 苯甲酸(分析纯) 萘(分析纯) 点火丝
燃烧热的测定
实验原理
式中:Qv:被测物质的恒容燃烧热 式中:Qv:被测物质的恒容燃烧热 (J .g-1 ); .gm:被测物质的质量(g);q:引火丝的燃烧热 :被测物质的质量(g);q (J .g-1 );b:烧掉了的引火丝质量(g);5.98 : .g- );b:烧掉了的引火丝质量(g);5.98 硝酸生成热为硝酸生成热为-59800 J .mol-1 ,当用0.100N NaOH来 .mol- ,当用0.100N NaOH来 滴定生成的硝酸时,每毫升碱相当于滴定生成的硝酸时,每毫升碱相当于-5.98 J ;c:滴 定生成的硝酸时,耗用0.100NNaOH毫升数;W:水桶中 定生成的硝酸时,耗用0.100NNaOH毫升数;W:水桶中 的水的质量(g);K 的水的质量(g);K 称为量热计热容(热量计的水当 量)。 从(3)式可知,要测得样品的Qv 从(3)式可知,要测得样品的Qv 必须知道仪器的 水当量K 水当量K。测量的方法是以一定量的已知燃烧热的标准 物质(常用苯甲酸,其燃烧热以标准试剂瓶上所标明 的数值为准)在相同的条件下进行实验,由标准物质 测定仪器的水当量K,再测定样品的Qv,从而计算相应 测定仪器的水当量K,再测定样品的Qv,从而计算相应 的Qp。 Qp。
七、思考题
(1) 固体样品为什么要压成片状?如何测 固体样品为什么要压成片状? 定液体样品的燃烧热? 定液体样品的燃烧热? (2) 根据误差分析,指出本实验的最大 测量误差所在。 (3) 如何用萘的燃烧热数据来计算萘的 标准生成热?
六、注意事项
(1)本实验的关键是点火丝的安装是否成功,在点 (1)本实验的关键是点火丝的安装是否成功,在点 火前务必要检查氧弹的两电极间的导通情况。 (2)每次燃烧结束后,一定要擦干氧弹内部的水, (2)每次燃烧结束后,一定要擦干氧弹内部的水, 否则会影响实验结果。每次整个实验做完后, 不仅要擦干氧弹内部的水,氧弹外部也要擦干, 防生锈。 (3) 氧弹、量热容器、搅拌器在使用完毕后,应 用干布擦去水迹,保持表面清洁干燥。 (4) 氧气遇油脂会爆炸。因此氧气减压器、氧弹 以及氧气通过的各个部件及部分不允许有油污, 更不允许使用润滑油。 (5) 坩埚在每次使用后,必须清洗和除去碳化物, 并用纱布清除粘着的污点。
燃烧热的测定苯甲酸萘实验处理
燃烧热的测定_苯甲酸_萘(实验处理) 燃烧热的测定是化学热力学中的一项重要实验,它有助于我们了解物质燃烧时的热效应。
在燃烧热的测定实验中,通常会使用苯甲酸和萘作为实验样品。
下面将详细介绍燃烧热的测定实验中苯甲酸和萘的处理过程。
一、实验原理燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。
通过测定燃烧热,可以了解物质燃烧时的热效应以及能量的变化。
在燃烧热的测定实验中,通常会选择具有代表性的物质,如苯甲酸和萘。
二、实验步骤1.准备实验器材:保温杯、量热计、热水浴、电子天平、烧杯、热量计、磁力搅拌器、苯甲酸、萘。
2.样品处理:将苯甲酸和萘分别放入电子天平上称重,记录下它们的重量。
然后将其放入烧杯中,加入适量的氧气,点燃物质并开始计时。
3.热量测量:在燃烧过程中,通过热量计来测量并记录下产生的热量。
同时,需要保持磁力搅拌器的正常运行,以保持体系的温度稳定。
4.数据记录:在燃烧结束后,记录下体系温度、热量计的读数以及物质的质量损失情况。
这些数据将用于计算燃烧热。
5.数据处理:根据测量结果和已知的热力学数据,利用计算机软件或手动计算出燃烧热。
比较不同物质燃烧热的差异,可以了解它们燃烧过程中的能量变化规律。
三、实验结果与讨论1.结果:实验中测得的苯甲酸和萘的燃烧热数据如下表所示:中,萘释放的能量略高于苯甲酸。
这可能与萘分子中具有更高的碳氢键能有关,导致其燃烧时需要更多的能量。
此外,实验结果也表明,这两种物质的燃烧热均存在一定的误差。
这可能是由于实验操作过程中存在的误差以及热量计灵敏度的限制所导致的。
因此,在进行燃烧热测定时,需要采取多种措施来减小误差,提高实验的准确性。
四、结论通过燃烧热的测定实验,我们了解了苯甲酸和萘在燃烧过程中的热效应。
实验结果表明,萘的燃烧热略高于苯甲酸,这可能与萘分子中具有更高的碳氢键能有关。
此外,实验结果也表明,燃烧热的测定存在一定的误差,需要采取多种措施来减小误差,提高实验的准确性。
萘的燃烧热测定
萘的燃烧热测定李新乐 PB07206292(高分子科学与工程系中国科学技术大学合肥 230026)摘要:本实验用氧弹量热计测定萘的恒容燃烧热,并计算萘的恒压燃烧热。
并采用“雷诺校正图”的方法——在一个非绝热的测量体系中实现相当于绝热体系中所完成的温度和温度差的测量效果,测出萘的恒容燃烧热。
关键词:氧弹式量热计苯甲酸萘燃烧热雷诺图The Determination of The Combustion Heat ofNaphthaleneLi Xin Le PB07206292(Department of Polymer Science and Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026)Abstract :This experiment is to determine the combustion heat of naphthalene at a constant volume (Q v), and then calculate Q p at a constant pressure. “RenaultGraphing Method” is used in this experiment to simulate a perfectinsulator-system in the actual system.Key words :Oxygen-bomb calorimeter, Naphthalene, Benzoic acid, Combustion heat. Renault Graphing Method序言“摩尔燃烧热:一摩尔纯净物完全燃烧时所放出的热量。
”组成反应物的各元素经完全燃烧后,呈现本元素的最高价态——N 、S 、卤素除外,而且反应物和生成物处于标准态。
恒容过程的热效应QV =∆U ;恒压过程的热效应QP =∆H 。
萘的标准摩尔燃烧热
萘的标准摩尔燃烧热萘的标准摩尔燃烧热是指在标准条件下,单位摩尔萘完全燃烧所释放的热量。
它可以通过实验测定得到,是一项重要的热力学参数。
下面将按照列表的形式分别介绍萘的燃烧热的实验测定方法、影响因素以及应用。
一、实验测定方法:1. 燃烧热计量法:该方法是通过测量萘完全燃烧产生的热量来确定其摩尔燃烧热。
实验中通常使用燃烧热计量设备,如燃烧热计或热量计,将萘与氧气或其他氧化剂进行反应燃烧,测量产生的热量变化,从而得到燃烧热的数值。
2. 常数压力燃烧热法:该方法是通过将萘与氧气在常数压力下燃烧,测量系统的热量变化来确定燃烧热。
实验中通常使用燃烧弹和燃烧室,利用实验设备的压力传感器和温度传感器,测量燃烧前后的压力和温度,计算得到燃烧热量。
二、影响因素:1. 氧化剂的选择:不同的氧化剂对燃烧反应的速率和产热量有一定的影响。
通常使用的氧化剂包括氧气、空气和纳得木(NaOD)等。
2. 反应温度:反应温度的升高会增加反应速率和焓变,进而影响萘的燃烧热。
实验中通常将反应温度控制在标准条件下(298K)进行测定。
3. 实验装置的精确度:实验装置的设计和使用精确度对于测定结果的准确性有重要影响。
高质量的仪器和设备以及准确的测量方法能提高燃烧热的测定精度。
三、应用:1. 热力学研究:萘的燃烧热是研究其热力学性质的基础参数,可以用来计算其他热力学参数,如生成焓、熵和自由能等。
2. 燃料利用和能源转化:萘广泛应用于燃料和能源领域。
其燃烧热的测定值可以用于评估萘作为燃料的燃烧能力和能源转化效率。
3. 化学反应的研究:萘的燃烧热可以指导化学反应的设计和优化,特别是在有机合成和燃烧工程中。
综上所述,萘的标准摩尔燃烧热是基于实验测定的重要热力学参数。
通过不同的实验方法可以测定得到萘的燃烧热值,同时影响因素如氧化剂选择、反应温度以及实验装置的精确度也会对测定结果产生一定影响。
萘的燃烧热在热力学研究、燃料利用和能源转化以及化学反应的研究中具有广泛应用。
实验一 燃烧热的测定
实验一燃烧热的测定一、实验目的1.用氧弹式量热计测定萘的摩燃烧焓2.明确燃烧焓的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别3.了解氧弹式量热计中主要部分的作用,掌握氧弹式热计的实验技术4.学会雷诺图解法,校正温度改变值二、实验原理燃烧焓是指1mol 物质在等温、等压下与氧化瓜时的焓变。
“完全氧化”的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CO 2(气),氢被氧化成H 2O (液),硫被氧化成SO 2(气)等。
燃烧焓是热化学中重要的基本数据,因为许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摩尔燃烧焓及二氧化碳和水的标准摩尔生成焓求得。
通过烯烧的测定,还可以判断工业用燃料的质量等。
由上述燃烧的定义可知,在非体积功为零的情况下,物质的燃烧焓常以物质燃烧时的热效应(燃烧热)来表示,即c m p m H Q ⋅∆=。
因此,测定物质的燃烧焓实际就是测定物质在等湿、等压下的燃烧热。
量热法是热力学实验的一个基本方法。
测定燃烧热可以在等容条件下,也可以在等压条件进行。
等压燃烧热(p Q )与容烯烧热(v Q )之间的关系为:()()p v B Q Q m g v g RT ς=+∆=∆∑(1)或()pm vm B Q Q v g RT =+∑式中,p m Q ⋅或v m Q ⋅均指摩尔反应热,()B v g ∑为气体物质化学计算数的代码和;ς∆为反应进度增量,p Q 或v Q 则为反应物质的量为ς∆时的反应热,()m g ∆为该反应前后气体物质的物质的量变化,T 为反应的绝对温度。
1.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量热计,本实验用氧弹式量热计测量燃烧热,图1为氧弹示意图。
测量其原理是能量守恒定律,样品完全燃烧放出的能量使量热计本身及其周围介质(本实验用水)温度升高,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。
燃烧热的测定
实验题目:燃烧热的测定 (Ⅰ)用氧弹量热计测定萘的燃烧热 一、目的:1、通过萘的燃烧热测定,了解氧弹量热计各主要部件的作用,掌握燃烧热的测定技术。
2、了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
3、学会图解法校正温度改变值。
二、基本原理: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(Q V ),恒容燃烧热等于这个过程的内能变化(△U)。
在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Q P ),恒压条件下的燃烧热等于这个过程的热焓变化(△H)。
若把参加反应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:Q P =Q V +△nRT式中:△n 为产物与反应物中气体物质的量之差;R 为气体常数;T 为反应的热力学温度。
若测得某物质恒容燃烧热或恒压燃烧热中的任何一个,就可根据上式计算另一个数据。
必须指出,化学反应的热效应(包括燃烧热)通常是用恒压热效应(△H)来表示的。
测量化学反应热的仪器称为量热计(卡计)。
本实验采用氧弹式量热计测量萘的燃烧热,由于用氧弹卡计测定物质的燃烧热是在恒容条件下进行的,所以测得的为恒容燃烧热(Q V )。
测量的基本原理是将一定量的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。
通过测定燃烧前后卡计(包括氧弹周围介质)温度的变化值,就可以求算出该样品的燃烧热。
其关系式如下:rM mQ V =W 卡△T -Q 点火丝×m 点火丝 式中:m 为待测物质的质量(g);M r 为待测物质的相对分子质量;Q V 为待测物的摩尔燃烧热;Q 点火丝点火丝的燃烧热(如果点火丝用铁丝,则Q 点火丝=6.694KJ /g);m点火丝为点火丝的质量;△T为样品燃烧前后量热计温度的变化值;W 卡为量热计(包括量热计中的水)的水当量,它表示量热计(包括介质)每升高一度所需要吸收的热量,量热计的水当量可以通过已知燃烧热的标准物(如苯甲酸,他的恒容燃烧热Q V =36.460KJ /g)来标定。
燃烧热的测定实验报告
实验一、燃烧热的测定【实验目的】1.通过测定萘的燃烧热,掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
2.掌握氧弹量热计的原理、构造及使用方法。
3.掌握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。
【实验原理】燃烧热是指1mol物质完全燃烧时的热效应。
通过盖斯定律可用燃烧热数据间接求算,,测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器,应用广泛。
燃烧反应如在定温定压且不做非体积功条件下进行,则燃烧热在量值上等于燃烧焓[变],Q p,m=∆r H m(T),或Q p,m=∆c H m(B,T)。
若定温定压燃烧反应的压力不高或接近标准压力,则有Q p,m=∆c H m (B,T)。
如果燃烧反应是在定温定容不做非体积功条件下进行,则摩尔燃烧热在量值上等于定容摩尔燃烧焓[变]:Q V,m=∆r U m(T),或Q V,m=∆c U m(B,T)。
定压摩尔燃烧热与定容摩尔燃烧热可以用下式相互换算:Q p,m= Q V,m + ∑νB(g)RT其中∑νB(g)指燃烧反应计量方程式中气体物质B的计量系数之代数和。
在盛有定量水的容器中,放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹,然后使样品在氧弹中完全燃烧放出的热、通过氧弹传递给水及仪器,引起温度升高,弹式量热器的基本原理是能量守恒定律。
测量介质在燃烧前后温度变化值(∆T)。
则可得到该样品的恒容燃烧热Q V,m。
即Q V,m = (M/m)·W•ΔTW为水当量。
(在实验测量中,燃烧丝、棉线的燃烧放热等因素都要考虑)。
本实验采用环境式量热计。
环境恒温式量热计属于密闭体系,没有物质的交换只有能量的交换,体系为样品等能燃烧的物质,体系燃烧产生的热量通过氧弹传到环境(水和仪器),使温度升高。
做雷诺数校正图求出△T。
就可求得样品燃烧热。
1)本实验由苯甲酸数据求出水当量WQ总热量=Q样品·(m/M)+Q然丝·m燃丝+Q棉线·m棉线=W·ΔT式中Q然丝=-1400.8J·g-1;Q棉线=-17479 J·g-12)将水当量值代入1)就可求出Q样品,再换算成Qv。
物化实验报告:燃烧热的测定
燃烧热的测定一、实验目的1、用氧弹量热计测定萘的燃烧热,明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与衡蓉燃烧热的差别与相互关系;2、了解量热计的原理、构造和使用方法,掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术;3、掌握用雷诺图解法校正温度的改变值。
二、实验原理1、燃烧热定义:一定温度和压力或者体积下,1mol 纯物质完全氧化时的反应热。
对于苯甲酸,如在25℃下,按下式完全反应,燃烧热为-3226.8kJ/mol 。
由热力学第一定律可知:在不做非膨胀功的情况下,恒容燃烧热v Q U =∆,恒压燃烧热p Q H =∆。
在氧弹式量热计中测得燃烧热热为Q ,其与p Q 的关系为p v Q Q nRT =+∆在盛有定量水的容器中,放入内装有m g 样品和W g 氧气的密闭氧弹,然后使样品完全燃烧,放出的热量会传给水及仪器,引起温度上升。
计燃烧前后的体系温度分别为0,n t t ,则物质的总的燃烧热为0'(')()n Q CW W t t =+-2、用雷诺作图法校正ΔT :尽管在仪器上进行了各种改进,但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。
这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升ΔT 。
而用雷诺作图法进行温度校正,能较好地解决这一问题。
将燃烧前后所观察到的水温对时间作图,可联成FHIDG 折线,如图(1)和图(2)所示。
图(1)中H 相当于开始燃烧之点。
D 为观察到的最高温度。
在温度为室温处作平行于时间轴的JI 线。
它交折线FHIDG 于I 点。
过I 点作垂直于时间轴的ab 线。
然后将FH 线外延交ab 线于A 点。
将GD 线外延,交ab 线于C 点。
则AC 两点间的距离即为ΔT 。
图中AA ′为开始燃烧到温度升至室温这一段时间 t1内,由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。
它应予以扣除之。
CC ′为温度由室温升高到最高点D 这一段时间 t2内,量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。
实验一、燃烧热的测定-物理化学网络课堂
实验一、燃烧热的测定(用氧弹卡计测定萘的燃烧热)【实验目的】l.通过萘的燃烧热测定,了解氧弹卡计各主要部件的作用,掌握燃烧热的测定技术。
2.了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
3.学会应用图解法校正温度改变值。
【基本原理】燃烧热是指lmol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),恒容燃烧热等于这个过程的内能变化(△U)。
在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压热(Qp),恒压燃烧热等于这个过程的热焓变化(△H)。
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,则存在下列关系式Qp = Qv + △n R T (1-1)式中△n为反应产物中气体物质的总摩尔数与反应物中气体物质总摩尔数之差;R为气体常数;T为反应前后的绝对温度。
若测得某物质恒容燃烧热或恒压燃烧热中的任何一个,就可根据(1-1)式计算另一个数据。
必须指出,化学反应的热效应(包括燃烧热),通常是用恒压热效应(△H)来表示的。
测量化学反应热的仪器称为量热计(卡计)。
本实验采用氧弹式卡计测量萘的燃烧热,氧弹卡计的示意图为图1-1。
由于用氧弹卡计测定物质的燃烧热是在恒容条件下进行的,所以测得的为恒容燃烧热(Qv)。
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。
所以测定出燃烧前后卡计(包括氧弹周围介质)温度的变化值,就可以计算该样品的燃烧热。
其关系式如下v mQ W T Q m M=-∙ 卡点火丝点火丝(1-2)式中m 为待测物质的质量(克);M 为待测物质的分子量;Qv 为待测物质的摩尔燃烧热;Qp ,Q点火丝为点火丝的燃烧热(如果点火丝用铁丝,则Q 点火丝 = 1600卡/克);m 点火丝为点火丝的质量;△T 为样品燃烧前后卡计温度的变化值;W 卡为卡计(包括卡计中的水)的水当量,它表示卡计(包括介质)每升高一度所需要吸收的热量。
萘的燃烧热的测定讲解
萘的燃烧热的测定讲解萘是一种有机化合物,化学式为C10H8,是一种具有芳香性质的结构物。
萘在化学工业上有广泛应用,例如作为颜料和染料中间体、荧光剂、防腐剂等。
在不同的应用领域,萘的性质和性能也有所不同,因此需要对其性质进行详细的研究。
其中,萘的燃烧热是萘性质的一个重要指标,本文将对萘的燃烧热的测定方法及原理进行讲解。
萘的燃烧热是指在常压下,1摩尔的萘在氧气中完全燃烧所放出的热量。
燃烧热的测定方法主要有两种:定容热量计法和流动热量计法。
定容热量计法是通过测量反应物和产物热容的变化来计算燃烧热。
在该实验中,通常使用弹簧浴式色谱柱的原理来测量反应物和产物的热容变化。
实验的具体步骤如下:首先,将精确称量的量的萘样品放入定容热量计瓶中,并将瓶口密封好,确保没有氧气进入瓶内。
然后,在瓶口插上设有一根称重传感器和热电偶的燃烧炉,同时开启氧气进气口,用电磁阀控制氧气的量。
当氧气进入瓶内,在热释放后,产生的热量会被瓶中的水吸收。
水的温度变化可以通过传感器直接读出,从而计算出反应的热量。
最后,通过实验测量校验后,采用如下公式计算萘的燃烧热:Q = ΔH = mcΔT,其中Q为燃烧释放热量,m为燃烧物的质量,c为水的比热容,ΔT为水温变化。
定容热量计法相对于流动热量计法具有精度高、重复性好等优点,但其缺点是操作相对复杂,需要花费较长时间进行实验。
流动热量计法基于燃烧产生的热量与反应物流量和温度的关系,通过测量进入燃烧器的氧和萘的流量和温度,并测量燃烧产物的温度和流量,计算出燃烧产生的热量。
实验步骤如下:将精确称量的萘样品拉成均匀的细丝,在氧气气流中点燃细丝,并将燃烧产物送入螺旋管中,管内制冷水循环冷却燃烧产物,测出出口水温的变化,通过水温变化计算出燃烧产生的热量。
流动热量计法相对于定容热量计法操作简便,更易于进行自动化控制,但其精度受流量计的精度限制,而且需要严格控制燃烧产物流量和温度,否则会引起误差。
总的来说,萘的燃烧热是萘性质的一个重要指标,可以通过定容热量计法和流动热量计法进行测定。
萘的燃烧焓
萘的燃烧焓萘是一种具有芳香性质的有机化合物,它是由两个苯环共享两个相邻碳原子而形成的。
萘的分子式为C10H8,它是一种白色晶体,具有独特的芳香气味。
萘在化学工业中被广泛使用,例如作为染料、药物和塑料的原料。
在本文中,我们将讨论萘的燃烧焓及其在热化学中的应用。
燃烧焓是指在常压下,将一定量的物质完全燃烧所释放的热量。
燃烧焓是物质的一个重要的热力学性质,它可以用来计算物质的热能。
萘的燃烧焓可以通过实验测定得到,其值为-5154.4kJ/mol。
这个值表示在将一摩尔的萘完全燃烧的过程中,会释放出5154.4千焦的热量。
萘的燃烧式如下所示:C10H8 + 12O2 → 10CO2 + 4H2O从上式可以看出,在将一定量的萘燃烧的过程中,氧气和萘分子之间发生了化学反应,生成了二氧化碳和水。
这个反应是一个放热反应,因为其产生了热量。
燃烧焓的负值表明这个反应是一个放热反应。
萘的燃烧焓在热化学中有着广泛的应用。
例如,它可以用来计算萘与其他物质之间的热化学反应。
假设我们想要计算萘和氧气之间的燃烧反应,我们可以利用萘的燃烧焓和氧气的燃烧焓来计算这个反应的热量变化。
这个反应的热量变化可以用来判断这个反应是否是放热反应或者吸热反应。
此外,萘的燃烧焓还可以用来计算萘的燃烧热值。
燃烧热值是指将一定量的物质完全燃烧所产生的热量与该物质质量之比。
萘的燃烧热值可以通过将其燃烧后所释放的热量与其质量之比来计算。
萘的燃烧热值为42.0 MJ/kg,这个值表示在将一千克的萘完全燃烧的过程中,会释放出42.0兆焦的热量。
总之,萘的燃烧焓是一个重要的热力学性质,它可以用来计算萘与其他物质之间的热化学反应和萘的燃烧热值。
萘在化学工业中有着广泛的应用,了解其燃烧焓对于研究萘的性质和应用具有重要的意义。
萘的燃烧热实验报告
萘的燃烧热实验报告萘的燃烧热实验报告引言:燃烧热是指在恒定压力下,单位摩尔物质完全燃烧所释放的热量。
燃烧热实验可以通过测量物质燃烧前后温度的变化,计算出燃烧热的大小。
本实验旨在通过燃烧萘的实验,测量其燃烧热,并探讨其燃烧过程中的能量变化。
实验方法:1. 实验器材准备:实验室提供的萘、烧杯、燃烧器、温度计等。
2. 实验操作:首先,将燃烧器点燃,使其火焰稳定;然后,将约0.5克的萘置于烧杯中;接下来,将燃烧器的火焰对准烧杯底部,将萘点燃;同时,用温度计测量烧杯内温度的变化,并记录下来。
3. 实验数据处理:根据温度变化曲线,计算出燃烧萘所释放的热量。
实验结果与讨论:通过实验测得的温度变化曲线,我们可以计算出燃烧萘所释放的热量。
根据燃烧热的定义,我们可以使用以下公式计算燃烧热:燃烧热 = (质量变化× 燃烧热容) / 反应物的摩尔数其中,质量变化是指燃烧前后物质质量的差值,燃烧热容是指单位质量物质升高1摄氏度所需要的热量,反应物的摩尔数是指反应物的摩尔数。
通过实验数据的处理,我们可以得到萘的燃烧热为XXX千焦耳/摩尔。
这个数值表明,单位摩尔的萘在完全燃烧时会释放出XXX千焦耳的热量。
燃烧萘的过程中,能量从化学键中释放出来,转化为热能,使周围的温度升高。
这是因为燃烧是一种放热反应,它会释放出能量。
萘的燃烧过程可以看作是以下反应:2C10H8 + 17O2 -> 20CO2 + 8H2O通过这个反应式,我们可以看到,萘的燃烧产物为二氧化碳和水。
这也说明了为什么燃烧萘会产生大量的热量,因为二氧化碳和水的生成是放热的。
在实验过程中,我们还可以观察到燃烧萘时的火焰颜色和火焰的形状。
燃烧萘时,火焰呈现出明亮的黄色,并且形状较高且较窄。
这是因为萘的燃烧需要较高的温度,所以火焰较高;而黄色的火焰则是由于萘的燃烧产生的碳颗粒在高温下发光。
结论:通过本实验,我们成功地测量了萘的燃烧热,并计算出其数值为XXX千焦耳/摩尔。
萘燃烧热的测定
物理化学实验实验报告专业化学工程与工艺班级学号姓名气体常数;T 为反应时的热力学温度。
为了使被测物质能迅速而完全地燃烧,需要有强有力的氧化剂。
在实验中经常使用压力为 2.5~3MPa 的氧气作为氧化剂。
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放置在装有一定量水的铜水桶中,水桶外是空气隔热层,再外面是温度恒定的水夹套。
样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气氧化成硝酸的生成热,大部分被水桶中的水吸收,另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等吸收。
在量热计与环境没有热交换的情况下,可写出如下的热量平衡式: t c t Wh c qb a Q V ∆+∆=+--总98.5式中,V Q 为被测物质的定容热值;a 为被测物质的质量; q 为引火丝的热值;b 为烧掉了的引火丝的质量; 5.98 为硝酸生成热为一5983J/mol ,c 为消耗 0.0100mol/L NaOH 溶液的毫升数;W 为水桶中水的质量,h 为水的比热容;总c 为氧弹、水桶等的总比热容;t ∆为与环境无热交换时的真实温差。
如在实验时保持水桶中水量一定,把式(3)右端常数合并,得到下式:t K c qb a Q V ∆=+--98.5式中,K 称为量热计常数。
实际上,氧弹式量热计不是严格的绝热系统,加之由于传热速度的限制,燃烧后由最低温度达到最高温度需一定的时间,在这段时间里系统与环境难免发生热交换,因而从温度计上读得的温差就不是真实的温差t ∆ 。
为此,必须对读得的温差进行校正。
当热量计与周围环境存在热交换时,对温差的校正可用雷诺(Renolds )温度校正图校正。
具体方法为:称取适量待测物质,估计其燃烧后可使水温上升 1.5~2.0℃。
预先调节水温使其低于室温 1.0℃左右。
按操作步骤进行测定,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 4-13 所示的曲线。
图中 H 点意味着燃烧开始,热量传人介质;D 点为观察到的最高温度值;从相当于室温的J 点作水平线,交曲线于I、过点作垂线ab,再将FH 线和GD 线分别延长并交ab 线于A、C 两点,其间的温度差值即为经过校正的△T。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
实验一萘的燃烧热测定柯晶晶梁雪红黄建静黄耀兴【实验目的】1.用氧弹量热计测定萘的恒容燃烧热,并计算萘的恒压燃烧热;2.采用“雷诺校正图”的方法——在一个非绝热的测量体系中实现相当于绝热体系中所完成的温度和温度差的测量效果,测出萘的恒容燃烧热。
【实验原理】“摩尔燃烧热:一摩尔纯净物完全燃烧时所放出的热量。
”组成反应物的各元素经完全燃烧后,呈现本元素的最高价态——N、S、卤素除外,而且反应物和生成物处于标准态。
恒容过程的热效应QV =∆U;恒压过程的热效应QP =∆H。
它们的相互关系如下:Q P = Q V +∆n(RT) ······(1-1)其中∆n为反应前后气态物质的物质的量之差,R为普适气体常数,T为环境的绝对温度。
由上式,本实验先测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热,然后再计算出萘的恒压燃烧热∆H。
热(内能及内能变化)比较难测量,而温度较易测得,记录实验过程中体系温度的变化,便能换算出热量的相对变化值,从而求得物质的燃烧热——为了确定量热计每升高一度所需要的热量(也就是热容),可用通电加热法或标准物质法,本实验用苯甲酸标准物质法来测量。
为了确定量热卡计每升高一度所需要的热量,也就是量热计的热容,可用通电加热法或标准物质法。
本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容即确定仪器的水当量。
这里所说的标准物质为苯甲酸,其恒容燃烧时放出的热量为26460 J·g-1。
实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除Cu-Ni合金丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。
Cu-Ni合金丝燃烧时放出的热量及实验所用O2气中带有的N2气燃烧生成氮氧化物溶于水,所放出的热量的总和一并传给卡计使其温度升高。
根据能量守恒原理,物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质等所吸收,得到温度的变化为∆T ,所以氧弹卡计的热容为: C卡==++Q T m Q l V TV∆∆29598.. ······(1-2)式中:m 为苯甲酸的质量(准确到1⨯10-5克) l 为燃烧掉的Cu-Ni 合金丝的长度(cm)2.9为每厘米Cu-Ni 合金丝燃烧放出的热量单位(J ·cm -1)V 为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的0.1mol ·dm -3的NaOH 溶液的体积5.98为消耗1mL0.1 mol ·dm -3的NaOH 所相当的热量(单位为J)。
由于此项结果对Q V 的影响甚微,所以常省去不做。
确定了仪器(含3000mL 水)热容,我们便可根据公式求出欲测物质的恒容燃烧热Q V ,即:Q V (待测)=(C 卡∆T -2.9l )/m (待测物质的质量)×M ······(1-3) 然后根据公求得该物质的恒压燃烧热Q P ,即∆H 。
尽管在仪器上进行了各种改进,但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。
这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升ΔT 。
而用雷诺作图法进行温度校正,能较好地解决这一问题。
雷诺作图法将燃烧前后所观察到的水温对时间作图,可联成FHIDG 折线,如图4-1和图4-2所示。
图4-1中H 相当于开始燃烧之点。
D 为观察到的最高温度。
在温度为室温处作平行于时间轴的JI 线。
它交折线FHIDG 于I 点。
过I 点作垂直于时间轴的ab 线。
然后将FH 线外延交ab 线于A 点。
将GD 线外延,交ab 线于C 点。
则AC 两点间的距离即为∆T 。
图中AA ′为开始燃烧到温度升至室温这一段时间∆t 1内,由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。
它应予以扣除之。
CC ′为温度由室温升高到最高点D 这一段时间∆t 2内,量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。
它应予以补偿之。
因此AC 可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。
在某些情况下,量热计的绝热性能良好,热漏很小,而搅拌器的功率较大,不断引进能量使得曲线不出现极高温度点,如图4-2,校正方法相似。
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必须注意,应用这种作图法进行校正时,卡计的温度与外界环境的温度不宜相差太大(最好不超过2-3℃),否则会引入大的误差。
【仪器与试剂】氧弹式热量计万用电表电子分析天平温度计压片机氧气钢瓶及减压阀氧弹量筒铁丝苯甲酸(A.R)萘(A.R)【实验步骤】1.量热计热容的测定◆样品压片:取铁丝一根,对折后在中间位置打环,准确称量。
将其置于压片机的模具上并装上底板,把称量好的0.8克左右苯甲酸倒入模具内,将铁丝环浸埋,装上顶杆。
下压压片机螺杆,稍用力使样品压牢;翻转底板后再次下压以取出样品,弹去周围粉末,准确称质量。
◆装置氧弹:拧开氧弹盖,将样品上的铁丝小心的绑在氧弹中的两根电极上,旋紧氧弹盖,用万用表检查两电极是否通路,若通路则旋紧出气口。
连接氧弹和氧气钢瓶,打开阀门在充气40秒,再用万用表核验两电极通路情况。
(氧弹充氧操作中,人应站在氧气减压表的侧面,以免意外。
)打开氧弹热量计的上盖,把盛水桶安装在固定位置。
转动搅拌器看一看不要刮壁。
将氧弹放入水桶中,将调好的3000ml水放入水桶中,插上电极,盖好外盖,放好传感器。
燃烧和测量温差:初期:打开控制器电源开关,打开搅拌,把时间调整为1分钟/次记录(听到声音,计次显示为1时记录)。
记录5次。
中期:按点火按钮(点火显示亮)。
再记录10次。
末期:待温度连续下降,记录5次。
2.萘的燃烧热测定称取约0.6克萘,将上述步骤重复一次。
结合实验原理及实验数据即可求出萘的恒容燃烧热及恒压燃烧热。
实验注意事项:★氧弹充完氧后一定要检查确信其不漏气,并用万用表检查两极间是否通路。
★将氧弹放入量热仪前,一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。
点火结束后,应立即将其关上。
【数据记录和处理】1. 苯甲酸的燃烧热的测定样品重: g 铁丝重: g 剩余铁丝重: g棉线重: g 室温时贝克曼温度计读数:℃点火前点火过程点火后时间/min 温度差/T时间/min温度差/T时间/min温度差/T1.0 6.0 16.02.0 7.0 17.03.0 8.0 18.04.0 9.0 19.05.0 10.0 20.011.012.013.014.015.0数据处理:C6H5COOH(s)+7.5O2(g)→7CO2(g)+3H2O(l) ∑νB(g)=-0.5 Qp=Qv+(△n/Mr)RTQv苯甲酸= Qp苯甲酸-(△n/Mr)RT由图可知:△T=C=-(mQv苯甲酸-mQv铁丝)/△T2. 萘的燃烧热的测定样品重: g 铁丝重: g 剩余铁丝重: g棉线重: g 室温时贝克曼温度计读数:℃点火前点火过程点火后时间/min 温度差/T时间/min温度差/T时间/min温度差/T1.0 6.0 16.02.0 7.0 17.03.0 8.0 18.04.0 9.0 19.05.0 10.0 20.011.012.013.014.015.0数据处理:C10H8 (s)+7O2(g)→5CO2(g)+4H2O(l) ∑νB(g)= -2由图可知:△T=Qv萘=〔-C△T -Q铁丝m铁〕/m萘Qp萘=Qv萘+(△n/Mr)RT= 误差=∣〔Qp萘(实) -Qp萘(理) 〕/ Qp萘(理) ∣×100%【小结和思考】A.在计算机自动采集的温差值数据序列中,每组数据均出现了数次错误的坏值,在雷诺图中有显示,我认为这是温差测量仪的问题,毕竟电子仪器对外界环境的快速变化不可能完全一致,会出现一些“滞后”——表现为无法及时获取正确的采样值!因此在处理数据时这些“坏值”合理排除了。
B.由所得的图,在升温后期,曲线趋向水平,没有在绝热情况下,理论上的上升,说明量热计因向环境辐射而造成本身温度的降低的影响可以忽略,绝热效果比较好。
C、实验改进:采用计算机控制燃烧热测定仪, 它与传统测量方法的不同点在于:①系统中装有高精度模数转换器和单片机系统, 由它们进行数据采集, 并且通过模数转换器把精密数字温度计的铂金电阻温度传感器所测得的温差信号转为数字信号。
②加装点火驱动系统, 用单片机系统接收PC 机发出的指令, 以实现自动点火。
由于上述系统具有铂金温度传感器的非线性校正, 数字滤波, 去50 Hz 干扰等功能,因此系统性能稳定, 测量精度高。
测量温度的精度可达0. 001 K。
D 、本实验最关键的步骤就是点火能否成功,为此,人们想了不少办法。
方法1: 将点火丝压入样品片中;方法2: 将点火丝缠成螺旋状置于样品片上;方法3: 在点火丝上缠些脱脂棉线。
实验表明: 方法1 点火丝易被压断且成功率不高; 方法2 成功率有所提高,但不能保证100 % , 方法3 是可以保证点火成功, 但操作麻烦且计算时要删剔除棉线的热贡献。
E、燃烧改进:在氧弹线路连接中, 最怕的是短路, 既点火丝与燃烧皿或燃烧皿与另一电极接触, 学生对此项操作往往处理不好, 同时, 由于有些物质燃点高,往往会造成点火失败, 已有学者在实践中认为, 用少量棉纱将药片与电点丝包裹起来可以解决以上困难。
棉纱既可以引燃又可以作为绝缘物杜绝短路。