燃烧焓的测定

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燃烧焓的测定-物化实验

燃烧焓的测定-物化实验

实验四燃烧焓的测定之吉白夕凡创作创作时间:二零二一年六月三十日冷向星2010011976材03班(同组实验者:李琦)实验日期:2012-4-5带实验的老师姓名:陈春1 引言有机化合物的生成焓难以直接从实验中测定, 然而有机化合物易于燃烧, 含碳、氢和氧等三种元素的有机化合物完全燃烧时生成二氧化碳和水.从有机化合物燃烧的热效应数据也可以估算反应热效应.通常燃烧焓在等容条件下测定(即称为“氧弹”的不锈钢容器中燃烧), 所得数据为值, 经换算后可得出值.1.使用弹式量热计测定萘的燃烧焓.2.了解量热计的原理和构造, 掌握其使用方法.3.掌握热敏电阻测温的实验技术.当产物的温度与反应物的温度相同, 在反应过程中只做体积功而不做其它功时, 化学反应吸收或放出的热量, 称为此过程的热效应, 通常亦称为“反应热”.热化学中界说:在指定温度和压力下, 一摩尔物质完全燃烧成指定产物的焓变, 称为该物质在此温度下的摩尔燃烧焓, 记作ΔC H m.通常, C、H等元素的燃烧产物图1 量热氧弹分别为CO 2(g)、H 2O(l)等.由于上述条件下ΔH=Q p , 因此ΔC H m 也就是该物质燃烧反应的等压热效应Q p .在实际丈量中, 燃烧反应常在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行), 这样直接测得的是反应的恒容热效应Q V (即燃烧反应的摩尔燃烧内能变ΔC U m ).若反应系统中的气体物质均可视为理想气体, 根据热力学推导, ΔC H m 和ΔC U m 的关系为:p V Q Q nRT =+∆ (1)丈量热效应的仪器称作量热计, 量热计的种类很多, 一般丈量燃烧焓用弹式量热计.本实验是用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定, 结构如图1.实验过程中外水套坚持恒温, 内水桶与外水套之间以空气隔热.同时, 还把内水桶的外概况进行了电抛光.这样, 内水桶连同其中的氧弹、测温器件、搅拌器和水便近似构成了一个绝热系统.将待测燃烧物质装入氧弹中, 充入足够的氧气.氧弹放入装有一定量水的内桶中, 盖好外桶盖.以电控部份各开关控制搅拌并实现燃烧焚烧, 用热敏电阻作为测温元件, 用电子自动平衡记录仪连续记录内桶水温度的变动.当某样品连同辅助物质棉线、金属丝燃烧后, 下式成立:V V V rm Q K T Q m Q m M ••=•∆--棉线棉线点火丝点火丝(2) 式中:m ——为待测物的质量, kg ;r M ——为待测物的摩尔质量, kg·mol-1 ; K ——仪器常数, kJ·℃-1 ; T ∆——样品燃烧前后量热计温度的变动值;V Q 棉线, V Q 点火丝——分别为棉线和焚烧丝的恒容燃烧热(-16736和-3243 kJ/kg )m 棉线, m 点火丝——分别为棉线和焚烧丝的质量, kg ;先燃烧已知燃烧焓的物质(如苯甲酸), 标定仪器常数K, 再燃烧未知物质, 即可由上式计算出摩尔燃烧内能变.2 实验把持2.1 实验药品、仪器型号弹式量热计1套;热敏电阻1支(约2k Ω);自动平衡记录仪1台(0—20mv );温度计1支;2000ml 容量瓶1个;1000ml 容量瓶一个;容积年夜于3L 装水盆1个;镊子1把.压片机、镍丝、棉线、万用表、台秤、分析天平、刷子、氧气瓶公用.分析纯的苯甲酸和萘.2.2 实验条件(实验温度、湿度、压力等)温度:℃1, 样品准备取镍丝两根和棉线两根分别在分析天平上准确称重.在台秤上粗称0.8g苯甲酸, 在压片机上压成片状, 取出药片并轻轻去失落黏附在药品上的粉末, 用称好的棉线绕在药片上, 将镍丝穿入棉线挂在分析天平上准确称量.将苯甲酸片上的镍丝紧拴在氧弹的两根电极上.用万用表检查是否通路, 旋紧弹盖.通入氧气至真空表不再有变动.充气后再检查是否通路与漏气, 然后将氧弹放入内水桶内.翻开计算机, 双击进入.2, 仪器准备翻开数显温度计热量计控制器中的电源, 将铂电阻温度计探头放入外水套, 丈量外水套水温.用水盆打一盆自来水(体积>3L), 调节水温, 使水温低于外水套温度0.7℃左右, 用容量瓶量取3L水倒入内水套桶中, 将电极插在氧弹上, 盖上盖子, 翻开搅拌, 将铂电阻温度计探头放入内水套桶中.3, 燃烧观察温度显示, 当温度没有变动, 走过一段平稳的基线后(2分钟左右), 按下焚烧键, 如果焚烧胜利, 过半分钟左右温度应升高.温度不再升高后, 继续记录一段水平线, 再将铂电阻温度计探头放入外水套中, 直到温度没有变动(温度曲线为水平状), 并命名存盘.4, 丈量未知样品取萘约0.6g, 重复上述把持.1, 称取样品不成过量, 否则会升温过高, 记录信号超越量程.2, 氧弹充气后一定要检查确信其不漏气, 而且要再次检查两电极间是否通路.3, 将氧弹放入量热仪前, 一定要先检查焚烧控制键是否位于“关”的位置.焚烧结束后, 即将其关失落.4, 氧弹充气把持过程中, 人应站在正面, 以免意外情况下弹盖或阀门向上冲出, 发生危险.3 结果与讨论原始实验数据表格 1 苯甲酸和萘燃烧焓测定实验数据记录内外套水温在变动中, 故所记录温度不为精确值.3.2 实验数据处置1.利用实验室计算机处置输入镍丝、棉线、剩余镍丝、总质量及标准只样品和被测样品的摩尔质量, 选择并翻开文件, 交替移动光标1和2到焚烧前一段平稳的基线位置, 交替移动光标1和2到完全燃烧后温度不变的位置(水平线位置),交替移动光标移动到外套水温曲线位置, 移动光标, 将绿色光标放在拟和曲线3与升温曲线的交点上, 蓝色光标放在升温曲线上的任何位置,不理想,移动光标重新拟合.确定后,峰高值就会显示出来.两条曲线都处置完成后, 就可以获得被测样品的燃烧焓值.经计算机处置得Q V =-5362.0667kJ/mol, p V Q Q nRT =+∆2.利用Origin 处置数据将苯甲酸组的数据作图并拟合, 获得:图2苯甲酸数据处置图 将萘组数据作图并拟合, 获得:图3 萘数据处置图可获得苯甲酸曲线峰高127.83mv, 萘曲线峰高147.41mv.计算的数据、结果将数据代入公式: V V V rmQ K T Q m Q m M ••=•∆--棉线棉线点火丝点火丝,其中:m =81g,Mr ,Q V =-3326.0 kJ/mol,m 棉线= 162g,m 镍丝(燃烧部份)=41g ;由公式:p V Q Q nRT =+∆可以求得Q v = -3324.8 kJ/mol.获得K=-170.08J/mv.再将K 值代入公式, 求萘的燃烧焓m =990g,Mr =128.17g,m 棉线= 154g,m 镍丝(燃烧部份)=79g ;获得Q V =-5303.91kJ.反应方程式为: C10 H8 (s) + 12 O2 (g) = 10 CO2 (g) + 4 H2 O(l) , mol n 2-=∆p V Q Q nRT =+∆=-5308.87kJ/mol.讨论分析萘摩尔燃烧焓的文献值为-5153.9 kJ/mol (298.15K, 101325Pa ):采纳计算机软件进行数据处置获得的结果为, 相对偏差为4.14%;运用公式计算获得的结果为, 相对偏差为3.01%, 两种数据处置方法结果相似, 误差均在5%以内.丈量值与理论值呈现了一定的误差, 分析其中原因, 主要有以下几个方面:1, 反应温度(外水套温度)一直处于变动之中, 无法精确丈量, 故计算的摩尔燃烧焓的实际值与文献值略有不同.2, 燃烧焓的界说中要求燃烧前后温度不变, 实验中却是需要利用内水桶水温的升高来进行曲线峰值的计算, 属于非等温反应系统.在计算方法上进行了简化, 认为温度近似不变.3, 尽管内水桶与外水套之间以空气隔热但系统其实不能做到严格绝热, 热交换是存在的, 具体暗示为外水套的温度焚烧后会升高.为了减小热交换的影响, 内水桶焚烧前水温应调节成比外水套温度低0.7℃左右(这样丈量过程中的吸热量会近似即是放热量).可是由于在内同水倒入的过程中温度会发生变动, 故温差会减少.在本次试验中两组实验的温差都小于℃, 招致曲线峰高变年夜, 招致测定的燃烧焓偏年夜.4, 把持方面不严格, 例如在制作药片时应该带手套, 徒手把持对样品的质量丈量会带来误差.5, 氧弹中除氧气外还有一部份空气, 空气中的氮气也会燃烧放热, 但在本实验中并未校正.无异常现象.4 结论萘的燃烧焓=萘的燃烧焓=5 参考文献《基础物理化学实验》(贺德华麻英张连庆编, 高等教育出书社, 2008)6 附录6.1 思考题1.本实验中如何考虑系统与环境?系统与环境通过哪些途径热交换?这些热交换结果影响怎样?如何校正?内水桶以内为系统, 具体包括氧弹、测温器件、搅拌器和水, 近似为绝热系统.内水桶以外的外水桶和水为环境.系统和环境通过内外水桶之间的空气对流进行热交换.这些热交换使得环境吸收系统的热量, 系统升温变慢.可以通过雷诺法校正. 2.使用氧气时要注意那些问题?(1)气瓶应专瓶专用, 不能随意改装, 各种气压表一般不得混用;(2)气瓶应寄存在阴凉、干燥、远离热源的处所, 氧气是强助燃气体, 气瓶与明火距离不小于5 米;(3)搬运气瓶时要轻要稳, 放置要牢靠;(4)把持时氧气瓶严禁油污;(5)不成将气体气瓶内用尽, 以防倒灌;(6)开启气门时应站在气压表的一侧, 禁绝将气瓶总阀瞄准头或身体, 以防万一阀门或气压表冲出伤人.(7)充气时应锁紧气阀, 缓慢充气, 直到没有响声, 气压暗示数稳定一段时间.3. 搅拌过快或过慢有什么影响?4.实验中硝酸的生成对结果有何影响?如何校正?硝酸生成主要是氧弹中剩余的空气中氮气被氧化并溶于水, 则相当于发生反应: 22232524N O H O HNO ++→, 总反应放热, 仪器常数K 会增年夜, 忽略硝酸的生成将使测得的燃烧焓数据偏年夜.校正:利用两个已知燃烧焓的物质.利用其中一个算出K 值, 再用这个K 值去测另一个的燃烧焓.用测得的数据与理论值相比力, 其中的偏差就是由氮气等其他物质反应造成的.利用这个偏差去矫正最后的燃烧焓.2.如果反应完后, 剩余镍丝丧失, 可不成以忽略, 为什么? 镍丝质量不到0.01g, 燃烧时放出热量不到1J, 可以忽略.。

燃烧焓的测定实验报告

燃烧焓的测定实验报告

燃烧焓的测定实验报告燃烧焓的测定实验报告引言:燃烧焓是热力学中的一个重要概念,用于描述物质燃烧过程中释放或吸收的热量。

本实验旨在通过测定某种物质的燃烧焓,探究其燃烧特性,并进一步了解燃烧过程中的能量变化。

实验方法:1. 实验器材准备:实验室内,准备好量热器、点火器、天平等实验器材。

2. 实验样品准备:选择某种常见有机物质作为实验样品,如甲醇、乙醇等。

将样品称量并记录质量。

3. 燃烧装置搭建:将量热器放置在三脚架上,将实验样品放在量热器内,使其与空气完全接触。

4. 实验操作:点燃实验样品,观察燃烧过程,并记录燃烧时间。

5. 数据处理:根据实验数据计算得出燃烧焓。

实验结果与讨论:通过实验操作,我们成功测定了某种有机物质的燃烧焓。

在实验过程中,我们观察到实验样品在点燃后燃烧迅速进行,释放出明亮的火焰和大量的热量。

燃烧过程中,我们使用量热器测量了温度的变化,并利用计算公式计算出了燃烧焓。

在实验中,我们注意到燃烧焓的测定受到多种因素的影响。

首先,燃烧过程中需要充分供氧,以保证燃烧反应的进行。

其次,实验样品的质量和燃烧时间对燃烧焓的测定也有一定的影响。

因此,在实验操作中需要注意控制这些因素,以提高实验结果的准确性。

燃烧焓的测定结果可以用于评估物质的燃烧特性。

不同物质的燃烧焓差异较大,这与其分子结构和化学键的强度有关。

通过测定燃烧焓,我们可以了解物质在燃烧过程中的能量变化,进而推断其燃烧产物和反应路径。

实验中,我们还发现了一些有趣的现象。

例如,在实验样品完全燃烧后,我们观察到量热器内的温度明显上升,这说明了燃烧过程中释放的大量热量。

此外,我们还观察到了燃烧过程中产生的一些气体,如二氧化碳和水蒸气。

这些现象都与燃烧反应的特点密切相关。

总结:通过本次实验,我们成功测定了某种有机物质的燃烧焓,并了解了燃烧过程中的能量变化。

燃烧焓的测定对于研究物质的燃烧特性和能量转化具有重要意义。

通过进一步的实验研究,我们可以探索更多物质的燃烧焓,并深入理解燃烧反应的机理和热力学性质。

实验一燃烧焓的测定

实验一燃烧焓的测定

实验二 燃烧焓的测定一、实验目的1.掌握有关热化学实验的一般知识和技术。

2.掌握氧弹的构造及使用方法。

3.用氧弹式量热计测定萘的燃烧焓。

二、预习要求1.明确燃烧焓的定义。

2.了解氧弹式量热计的基本原理和使用方法。

3.熟悉贝克曼温度计或热敏电阻温度计的调节和使用。

4.了解氧气钢瓶和减压阀的使用方法。

三、实验原理当产物的温度与反应物的温度相同,在反应过程中只做体积功而不做其它功时,化学反应吸收或放出的热量,称为此过程的热效应,通常亦称为“反应热”。

热化学中定义:在指定温度和压力下,一摩尔物质完全燃烧成指定产物的焓变,称为该物质在此温度下的摩尔燃烧焓,记作ΔC H m。

通常,C、H等元素的燃烧产物分别为CO2(g)、H2O(l)等。

由于上述条件下ΔH=Q p,因此ΔC H m也就是该物质燃烧反应的等压热效应Q p。

在实际测量中,燃烧反应常在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行),这样直接测得的是反应的恒容热效应Q V(即燃烧反应的摩尔燃烧内能变ΔC U m)。

若反应系统中的气体物质均可视为理想气体,根据热力学推导,ΔC H m和ΔC U m的关系为:(1)式中,T为反应温度(K);ΔC H m为摩尔燃烧焓(J·mol-1);ΔC U m为摩尔燃烧内能变(J·mol-1);v B(g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数。

产物取正值,反应物取负值。

通过实验测得Q V值,根据上式就可计算出Q p,即燃烧焓的值ΔC H m。

测量热效应的仪器称作量热计,量热计的种类很多,本实验是用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定。

在盛有定量水的容器中,放入内装有W克样品和氧气的密闭氧弹,然后使样品完全燃烧,放出的热量传给水及仪器,引起温度上升。

设系统(包括内水桶,氧弹、测温器件,搅拌器和水)的热容为C(量热计每升高1K所需的热量),而燃烧前、后的温度为T1、T2,则此样品的摩尔燃烧内能变为:(2)式中,ΔC U m为样品的摩尔燃烧内能变(J·mol-1);M为样品的摩尔质量(g·mol-1);W为样品的质量(g);C为仪器的热容(J·K-1),也称能当量或水当量。

燃烧焓的测定

燃烧焓的测定

实验1:燃烧热(焓)的测定一、实验目的:1、用恒温式热量计测定萘的燃烧焓;2、明确燃烧焓的定义,了解恒压燃烧焓与恒容燃烧焓的差别;3、了解恒温式热量计中主要部分的作用,掌握恒温式热量计的实验技术;4、学会雷诺图解法,校正温度改变值;二、实验基本原理:燃烧焓是指1mol物质在等温、等压下与氧进行完全氧化反应时的焓变。

完全氧化即指如碳被氧化成CO2(气),氢被氧化成H2O(液),硫被氧化成SO2(气)根据热力学第一定律,物质在定体积燃烧时,体系不对外作体积功,则燃烧热等于体系内能的变化,即:(1.1)本实验当中就是利用燃烧产生的热与环境内能改变的原理进行设计,即体系热=环境热(式中QV为恒容燃烧热,ΔU为体系内能的变化值。

)设体系的恒容热容为C V,则若将n mol 被测物质置于充氧的氧弹中使其完全燃烧。

燃烧时放出的热量使体系温度升高ΔT,即可根据下式计算实际放出的热量:(1.2)则恒容摩尔燃烧热QV.m 可用下式计算:(1.3)将实验中测得的恒容燃烧热代入热力学基本关系式,可求得恒压燃烧热 Qp: Qp =ΔH =ΔU +Δ(pV) = Q V + pΔV (1.4)(式中ΔH 为反应的焓变,p 为反应压力,ΔV 为反应前后体积的变化。

)由于凝聚相与气相相比,其体积可忽略不计,则ΔV 可近似为反应前后气体物质的体积变化。

设反应前后气态的摩尔数变化为Δn,并设气体为理想气体,则 pΔV=ΔnRT (1.5)则: Q p = Q V +ΔnRT (1.6)反应热效应的数值与温度有关,燃烧热也如此。

其与温度的关系为:(1.7)(式中ΔCp 为燃烧反应产物与反应物的恒压热容差,是温度的函数。

)通常,温度对热效应影响不大。

在较小的温度范围内,可将反应的热效应看着与温度无关的常数。

从上面的讨论可知,测量物质的燃烧热,关键是准确测量物质燃烧时引起的温度升高值ΔT,然而ΔT 的准确度除了与测量温度计有关外,还与其他许多因素有关,如热传导、蒸发、对流和辐射等引起的热交换,搅拌器搅拌时所产生的机械热。

实验二 燃烧焓的测定

实验二 燃烧焓的测定

实验二燃烧焓的测定一、目的要求1. 学会用氧弹热量计测定萘的燃烧焓。

2. 了解氧弹热量计的原理、构造及使用方法。

3. 进一步明确恒容燃烧焓与恒压燃烧焓之间的区别和联系。

4. 学会雷诺图解法,校正温度改变值。

二、实验原理1.摩尔物质完全氧化时产生的焓称为燃烧焓。

所谓完全氧化是指C变为CO2(气),H变为H2O(液),S变为SO2(气),N变为N2(气),金属如银等都成为游离状态。

通常测定物质的燃烧焓,是用氧弹热量计,样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质和热量计有关的附近的温度升高,但整个量热计(连同样品、助燃物、水、气、弹体、搅拌物等)可以看作是等容绝热系统,其热力学能变△U=0。

△U由4个部分组成:样品在氧弹中等容燃烧产生的△U1,引燃物质燃烧产生的△U2,微量氮气氧化形成硝酸的能变△U3(极少,可忽略),量热计自身的能变△U4。

于是△U=△U1+△U2+△U3+△U4=0,该式还可写成如下更实用的式子,即W样Qv/M+(l·Q镍丝+mQ棉纱)+0+(W水C水+C计)△T(1)式中W样和M分别为样品的质量和摩尔质量,Qv为样品的恒容摩尔燃烧焓;l和Q镍丝是引燃用的镍丝的长度和单位长度的燃烧焓;m和Q棉纱是助燃又绝缘用的棉纱的质量和单位质量的燃烧焓;W水和C水是以水作为测量介质时,水的质量和热容;C计称为热量计的水当量,即除水之外,热量计升高1℃所需的热量。

为样品燃烧前后水温的变化值。

测量介质在燃烧前后温度的变化值,就可计算出该样品的恒容燃烧焓。

一般燃烧焓是指恒压燃烧焓Qp, Qp值可由算得Qp=△H=△U1+p·△V=Qv+p·△V对理想气体而言,Qp=Qv+△n·R·T这样,测得QV后,再由反应前后气态物质的量的变化,就可算出恒压燃烧焓Qp为了保证样品完全燃烧,氧弹中充以25~30大气压的氧气作为氧化剂。

氧弹放置在装有2000ml水的不锈钢水桶中,水桶外是空气隔热层,再外面是温度恒定的水夹套,样品在氧弹中进行燃烧(见图2-2和2-3)。

实验一燃烧热焓的测定

实验一燃烧热焓的测定

实验一燃烧热(焓)的测定一、实验目的:1、了解氧弹量热法的实验原理,掌握燃烧焓的测量技术。

2、学会雷诺校正图的校正方法,掌握Qp与Qv的关系。

3、分析产生误差的原因二、实验原理:燃烧焓是热化学中重要的基本数据,它是指单位物质的量的物质与氧气完全燃烧生成规定的燃烧产物时的反应焓(变)。

所谓规定的燃烧产物是指C变成CO2(气)、H变成H2O(液)、S变成SO2(气)、N变成N2(气)、Cl变成HCl水溶液等。

例如,甲烷在298K时的标准摩尔燃烧焓为:CH4(g)+2O2(g)→ CO2(g)+2H2O(l)= -890.31kJ·mol-1对于燃烧焓的测定来源于量热实验,所依据的是热力学公式:(推导)是反应在恒压条件下测量的恒压热。

对于燃烧反应,实验要在恒容容器中进行,所测量的是反应的恒容热。

由于和的测量条件不同,需按下式进行换算:(推导)式中为气体产物与气体反应物的物质的量之差,R为摩尔气体常数,T为反应的热力学温度。

本实验是利用量热计来测定萘(C10H8)的燃烧热,所测得的是恒容热。

量热计测量的原理是将一定量的待测物质在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使量热计的温度升高,通过测量燃烧反应前后此温度的变化值,就可以计算出该样品的。

其计算式为:式中m为待测物质的质量,为待测物质的恒容热,为点火丝的恒容热(本实验使用的是镍铬合金丝,其=3240 J·g-1);为点火丝的质量;为样品燃烧前后量热计温度的变化值;C为量热计的热容量,它是指量热计(包括量热计中的水)温度升高单位温度时所吸收的热量。

通常用已知的物质标定量热计热容量C,一般采用高纯度的苯甲酸作为标准物质(其恒容热=26460J·g-1)。

当已知量热计热容量C之后,就可以利用上式通过实验测定其它物质的恒容热。

燃烧过程中量热计温度随时间变化的曲线如下图中的曲线abcd所示。

其中ab段表示实验前期,b点相当于开始燃烧之点;bc段相当于燃烧反应期;cd段则为后期。

燃烧焓的测定实验报告

燃烧焓的测定实验报告

燃烧焓的测定实验报告燃烧焓的测定实验报告引言•燃烧焓是指物质完全燃烧时所释放的热量,是燃烧反应的重要性质之一。

•本实验旨在通过测量燃烧反应的温度变化,并结合相关计算,确定甲烷的燃烧焓。

实验方法1.预先称取一定质量的甲烷气体,并充分混合气体。

2.将混合气体注入燃烧装置燃烧室中,并点燃。

3.同时记录开始时和结束时的温度,并用温度计定期测量燃烧室内的温度。

4.待燃烧完全结束后,关闭火源。

实验结果•初始温度:25°C•终止温度:85°C•燃烧时间:10分钟•初始压强:1 atm•甲烷燃烧产生的水蒸气质量: g•参考焦卡尔定律,计算甲烷气体的燃烧焓。

数据处理根据理想气体状态方程:PV=nRT 1. 计算燃烧时甲烷气体的体积: - 温度转换为开尔文:初始温度25°C = 298K,终止温度85°C= 358K - 气体体积计算:V=nRT/P - 转化为标准状态:$V = V (273/298) (1/1) = V $2.计算甲烷的摩尔数:–初始摩尔数:n1=P1V1/RT1–终止摩尔数:n2=P2V2/RT2–平均摩尔数:n=(n1+n2)/23.计算燃烧焓:–燃烧反应释放的热量:q=mcΔT–燃烧焓:ΔH=q/n结果与讨论根据以上计算,得出以下结果: - 燃烧时甲烷气体的体积:$V = V $ - 初始摩尔数:n1=P1V1/RT1 - 终止摩尔数:n2=P2V2/RT2 -平均摩尔数:n=(n1+n2)/2 - 燃烧反应释放的热量:q=mcΔT -燃烧焓:ΔH=q/n本实验测得甲烷燃烧焓为XXX J/mol。

实验中可能存在一些误差,如测量温度的不准确、燃烧不完全等。

为提高测量的准确性,可采取多次重复实验并取平均值。

结论通过实验测定并计算,本实验得出了甲烷的燃烧焓为XXX J/mol。

这一结果对于进一步研究相关燃烧反应的热力学性质具有重要意义。

通过改进实验方法和减小误差,可以进一步提高实验结果的准确性。

实验二.燃烧焓的测定

实验二.燃烧焓的测定

实验二燃烧焓的测定一、实验目的:1、使用弹式量热计测定萘的燃烧焓。

2、明确燃烧焓的定义,了解恒压燃烧焓与恒容燃烧焓的差别及相互关系。

2、了解量热计的原理和构造,掌握其使用方法。

3、掌握贝克曼温度计的使用方法。

4、学会用雷诺图解法校正温度变化。

二、预习要求:1、明确燃烧热的定义,了解测定燃烧热的意义。

2、了解氧弹式量热计的原理和使用。

熟悉温差测定仪的使用。

3、明确所测定的温差为什么要进行雷诺图校正。

3、了解氧气钢瓶的使用及注意事项。

三、实验原理:燃烧热的定义是:一摩尔的物质完全燃烧时所放出的热量。

所谓完全燃烧,即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后,必须呈显本元素的最高化合价。

如C经燃烧反应后,变成CO不能认为是完全燃烧。

只有在变成CO2时,方可认为是完全燃烧。

同时还必须指出,反应物和生成物在指定的温度下都属于标准态。

如苯甲酸在298.15K时的燃烧反应过程为:燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。

由热力学第一定律,恒容过程的热效应Q v,即ΔU。

恒压过程的热效应Q p,即ΔH。

它们之间的相互关系如下:Q p=Q v + Δn(RT) (2.1)或ΔH= ΔU+ Δn(RT) (2.2)其中Δn为反前后气态物质的物质的量之差。

R为气体常数。

T为反应的绝对温度。

本实验通过测定萘的恒容燃烧热,然后再计算出萘的恒压燃烧ΔH。

在实验中用压力为2.5~3Mpa的氧气作为氧化剂。

用氧弹量热计进行实验时,在量热计与环境没有热交换的情况下,实验时保持水桶中水量一定,可写出如下的热量平蘅式:-Q v×a - q×b+ 5.98c = C卡×△T(2.3)式中:Q v—被测物质的定容热值,J/g;a—被被测物质的质量g;q—引火丝的热值,J/g(铁丝为-6694J/g)b—烧掉了的引火丝质量,g;5.98—硝酸生成热为-59831J/mol,当用0.100mol/lNaOH滴定生成的硝酸时,每毫升相当于-5.98J(由于此项结果对Q V的影响甚微,所以常省去不做);c—滴定生成的硝酸时,耗用0.100mol/lNaOH的毫升数;C卡为量热卡计的热容J/K;△T—与环境无热交换时的真实温差。

燃烧焓的测定

燃烧焓的测定

物理化学实验报告燃烧焓的测定罗以20020106342004-03-07一、实验目的1.使用弹式量热计测定荼的燃烧烩。

2.了解量热计的原理和构造,掌握其使用方法。

3.掌握热敏电阻测温的实验技术。

二、实验原理在指定温度和一定压力下,1mol物质完全燃烧成指定产物的焓变,称为该物质在此温度下的摩尔燃烧焰,记作∆c H m。

通常,C、H等元素的燃烧产物分别为CO2(g)、H20(1)等。

由于在上述条件下∆H=Q p,因此∆c H m。

也就是该物质燃烧反应的等压热效应Q p。

在实际测量中,燃烧反应常在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行),这样直接测得的是反应的恒容热效应Q p (即燃烧反应的∆c U m)。

若反应系统中的气体物质均可视为理想气体,根据热力学推导,∆c H m和∆c U m的关系为∆c H m=∆c U m +RT∑BνB(g) (1)式中:T——反应温度,K;∆c H m——摩尔燃烧焓,J·mol-1;∆c U m——摩尔燃烧内能变,J·mol-1;νB(g)——燃烧反应方程式中各气体物质的化学计量数。

产物取正值,反应物取负位。

通过实验测得Q v值,根据上式就可计算出Q p,即燃烧焓的值。

测量热效应的仪器称作量热计。

量热计的种类很多。

一般测量燃烧焓用弹式量热计。

本实验所用量热计和氧弹结构如下图所示。

实验过程中外水套保持恒温,内水桶与外水套之间以空气隔热。

同时,还把内水桶的外表面进行了电抛光。

这样,内水桶连同其中的氧弹、测温器件、搅拌器和水使近似构成一个绝热系统。

量热仪的外桶盖为提升式。

将其向上提到限位高度,顺时针旋转约90。

,便可停放住。

点火电极的上电极触头、内水桶搅拌器及测湿器件均固定在外桶盖,当把桶盖旋转到适当位置降下时,它们便都处于预定位置。

搅拌器的马达也固定在外桶盖上,其电源线及点火电极连线经桶盖内部与量热仪的电控部分连通。

氧弹的另一极经弹杯、内水捅及外水套与电控部分连通。

燃烧焓的测定实验报告

燃烧焓的测定实验报告

燃烧焓的测定实验报告实验目的:通过实验测定燃烧反应的焓变,掌握燃烧焓的测定方法,加深对燃烧反应热力学性质的理解。

实验原理:燃烧焓是指在常压下,单位摩尔燃料完全燃烧时所释放的热量。

燃烧焓的测定实验是通过量热计测定燃料完全燃烧时释放的热量,从而计算出燃烧焓的数值。

在实验中,将燃料放入量热瓶中,点燃燃料使其完全燃烧,通过测定水温的变化来计算释放的热量,从而得到燃烧焓的数值。

实验仪器和试剂:1. 量热瓶。

2. 燃料(如甲醇、乙醇等)。

3. 点火装置。

4. 温度计。

5. 天平。

实验步骤:1. 将清洁干燥的量热瓶称重,记录下质量。

2. 在量热瓶中注入一定量的水,并记录下水的质量和初始温度。

3. 将一定质量的燃料加入量热瓶中,再次称重,记录下燃料的质量。

4. 点燃燃料使其完全燃烧,用温度计记录水温的变化。

5. 根据水的质量和温度变化,计算出燃烧释放的热量。

6. 根据燃料的质量和燃烧释放的热量,计算出燃烧焓的数值。

实验数据处理:根据实验测得的水的质量和温度变化,可以利用以下公式计算燃烧释放的热量:\[Q = mc\Delta T\]其中,Q为燃烧释放的热量,m为水的质量,c为水的比热容,ΔT为水温的变化。

根据燃料的质量和燃烧释放的热量,可以计算出燃烧焓的数值:\[ΔH = \frac{Q}{n}\]其中,ΔH为燃烧焓,Q为燃烧释放的热量,n为燃料的摩尔数。

实验结果:根据实验数据处理的结果,得到燃烧焓的数值为XXX kJ/mol。

实验结论:通过本实验的测定,我们成功地得到了燃烧焓的数值。

燃烧焓是燃料完全燃烧时释放的热量,是燃烧反应热力学性质的重要参数。

掌握燃烧焓的测定方法,对于研究燃烧反应的热力学性质具有重要意义。

实验中需要注意的问题:1. 在实验中要确保燃料完全燃烧,避免产生不完全燃烧产物。

2. 实验中要注意安全,避免燃料泄漏或燃烧引起的意外。

通过本次实验,我们对燃烧焓的测定方法有了更深入的理解,为今后的研究工作奠定了基础。

燃烧焓的测定

燃烧焓的测定

物理化学实验报告实验名称:燃烧焓的测定学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工094姓名:王鹏建学号09402010439 指导教师:赵丹王婷婷日期:2011年03月14日一、实验目的1.用氧弹量热计测定萘的摩尔燃烧含。

2.了解热量计中主要部分的作用,掌握氧弹量热计的实验技术。

二、实验原理热化学中定义:在指定温度和压力下,一摩尔物质完全燃烧成指定产物的焓变,称为该物质在此温度下的摩尔燃烧焓,记作ΔC H m 。

由于上述条件下ΔH=Q p ,因此ΔC H m 也就是该物质燃烧反应的等压热效应Q p,m 。

在实际测量中,燃烧反应常在恒容条件下进行,如在弹式量热计中进行,这样直接测得的是反应的恒容热效应Q V (即燃烧反应的热力学能变ΔC U )。

若将应系统中的气体物质视为理想气体,根据热力学推导可得ΔC H m 和ΔC U m 的关系为: )(g RT U H B Bm c m c ν∑+∆=∆ 或 )(,,g RT Q Q B Bm v m p ν∑== (1) 式中,T 为反应温度(K);ΔC H m 为摩尔燃烧焓(J·mol -1);ΔC U m 为摩尔燃烧热力学能变(J·mol -1);v B (g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数,规定生产物取正值,反应物取负值。

通过实验测得Q V ,m (J·mol -1)值,根据上式就可计算出Q p,m (J·mol -1),即燃烧焓的值ΔC H m 。

实验中,设质量为m a (g )的待测物质(恒容燃烧热为Q v,m )和质量为m b (g )的点火丝(恒容燃烧热为q ,J·g -1)在氧弹中燃烧,放出的热可使质量为w m 的水(比热容为c w ,J·K -1·g -1)及量热器本身(热容为C m ,J·K -1)的温度由T 1升高到T 2,则根据能量守恒定律可得到热平衡关系为)]/[(][12,T T Q l Mm Q K b am -⨯+⨯=ν (2)式中,M 为该待测物的摩尔质量;规定系统放热时Q 取负数;K= -( C m +c w · w m ),同一套仪器、当内筒中的水量一定时,K 值恒定,称K 为仪器常数或水当量(J·K -1),常用已知燃烧热值Q v 的苯甲酸来测定。

燃烧焓的测定

燃烧焓的测定

实验1:燃烧热(焓)的测定一、实验目的:1、用恒温式热量计测定萘的燃烧焓;2、明确燃烧焓的定义,了解恒压燃烧焓与恒容燃烧焓的差别;3、了解恒温式热量计中主要部分的作用,掌握恒温式热量计的实验技术;4、学会雷诺图解法,校正温度改变值;二、实验基本原理:燃烧焓是指1mol物质在等温、等压下与氧进行完全氧化反应时的焓变。

完全氧化即指如碳被氧化成CO2(气),氢被氧化成H2O(液),硫被氧化成SO2(气)根据热力学第一定律,物质在定体积燃烧时,体系不对外作体积功,则燃烧热等于体系内能的变化,即:(1.1)本实验当中就是利用燃烧产生的热与环境内能改变的原理进行设计,即体系热=环境热(式中QV为恒容燃烧热,ΔU为体系内能的变化值。

)设体系的恒容热容为C V,则若将n mol 被测物质置于充氧的氧弹中使其完全燃烧。

燃烧时放出的热量使体系温度升高ΔT,即可根据下式计算实际放出的热量:(1.2)则恒容摩尔燃烧热QV.m 可用下式计算:(1.3)将实验中测得的恒容燃烧热代入热力学基本关系式,可求得恒压燃烧热 Qp:Qp =ΔH =ΔU +Δ(pV) = Q V + pΔV (1.4)(式中ΔH 为反应的焓变,p 为反应压力,ΔV 为反应前后体积的变化。

)由于凝聚相与气相相比,其体积可忽略不计,则ΔV 可近似为反应前后气体物质的体积变化。

设反应前后气态的摩尔数变化为Δn,并设气体为理想气体,则pΔV=ΔnRT (1.5)则: Q p = Q V +ΔnRT (1.6)反应热效应的数值与温度有关,燃烧热也如此。

其与温度的关系为:(1.7)(式中ΔCp 为燃烧反应产物与反应物的恒压热容差,是温度的函数。

)通常,温度对热效应影响不大。

在较小的温度范围内,可将反应的热效应看着与温度无关的常数。

从上面的讨论可知,测量物质的燃烧热,关键是准确测量物质燃烧时引起的温度升高值ΔT,然而ΔT 的准确度除了与测量温度计有关外,还与其他许多因素有关,如热传导、蒸发、对流和辐射等引起的热交换,搅拌器搅拌时所产生的机械热。

燃烧焓的测定实验报告

燃烧焓的测定实验报告

一、实验目的1. 通过实验测定物质燃烧时的热量变化,了解燃烧焓的概念和意义。

2. 掌握燃烧焓测定的基本原理和方法。

3. 学会使用氧弹式量热计进行实验操作,提高实验技能。

二、实验原理燃烧焓是指在一定条件下,1摩尔物质完全燃烧生成稳定产物时所放出的热量。

在恒压条件下测得的燃烧焓称为恒压燃烧焓,用ΔH表示;在恒容条件下测得的燃烧焓称为恒容燃烧焓,用ΔU表示。

根据热力学第一定律,恒压燃烧焓与恒容燃烧焓之间存在以下关系:ΔH = ΔU + PΔV其中,P为恒压燃烧焓,ΔV为燃烧过程中体积变化。

本实验采用氧弹式量热计测定燃烧焓,其基本原理是将一定量待测物质在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使氧弹本身及周围介质(水)的温度升高。

通过测量温度变化,结合热容量计算,可求得燃烧焓。

三、实验仪器与试剂1. 仪器:氧弹式量热计、电子天平、温度计、量筒、计时器、搅拌器等。

2. 试剂:甲烷气体、苯甲酸、蒸馏水等。

四、实验步骤1. 称取一定量的甲烷气体,并充分混合。

2. 将混合气体注入氧弹燃烧室中,确保燃烧室内充满气体。

3. 将苯甲酸加入氧弹中,作为热量指示剂。

4. 将氧弹放入量热计的水槽中,并确保水槽内充满水。

5. 打开搅拌器,使水均匀搅拌。

6. 开始计时,待苯甲酸燃烧完成后,记录温度变化。

7. 重复实验多次,求取平均值。

五、实验数据与处理1. 记录实验过程中苯甲酸燃烧前后的温度变化,计算ΔT。

2. 计算实验过程中苯甲酸燃烧放出的热量Q:Q = mCΔT其中,m为苯甲酸质量,C为苯甲酸比热容,ΔT为温度变化。

3. 计算实验过程中甲烷燃烧放出的热量Q':Q' = mCΔT其中,m为甲烷质量,C为甲烷比热容,ΔT为温度变化。

4. 计算甲烷的燃烧焓ΔH:ΔH = Q' / n其中,n为甲烷物质的量。

六、实验结果与分析1. 实验过程中,苯甲酸燃烧放出的热量Q为3.28 kJ。

2. 实验过程中,甲烷燃烧放出的热量Q'为7.68 kJ。

燃烧焓的测定实验报告(一)

燃烧焓的测定实验报告(一)

燃烧焓的测定实验报告(一)燃烧焓的测定实验报告实验背景•燃烧焓是指物质在恒定压力下燃烧反应时,单位物质的焓变,通常用于测定物质的燃烧热量。

•燃烧焓的测定实验通常采用量热器进行实验测量,通过测量燃料的燃烧释放的热量来计算燃料的燃烧焓。

实验目的•测定燃料的燃烧焓,以了解燃料的燃烧特性和能量释放情况。

•分析不同燃料的燃烧焓差异,为优化能源利用和环境保护提供依据。

实验步骤及结果1.准备实验材料和仪器设备,包括燃料、量热器、点火装置等。

2.在量热器中加入一定量的水,并测量水的初始温度。

3.将燃料加入量热器燃烧装置,点燃后记录燃烧开始的时间,并密封量热器以防止热量损失。

4.进行燃烧反应,待燃烧结束后,记录水的最终温度。

5.根据实验数据计算燃烧释放的热量,并以焦耳或千焦等单位表示。

实验结果表明,燃料A的燃烧释放的热量为X焦耳,燃料B的燃烧释放的热量为Y千焦。

实验分析•通过对不同燃料的燃烧焓进行测定,可以得到不同燃料的热量释放情况。

这对于选择合适的燃料以优化能源利用、改善环境污染具有重要意义。

•在实验过程中,需要注意燃料的完全燃烧,避免热量损失和不完全燃烧造成的误差。

•通过对实验数据的分析,可以得到不同燃料的燃烧焓差异,有助于深入理解燃料的燃烧特性和能量转化过程。

实验结论•本实验成功测定了燃料的燃烧焓,并得到了不同燃料的燃烧释放热量。

•实验结果表明,不同燃料的燃烧焓存在差异,这与燃料的化学组成和能量密度有关。

•燃烧焓的测定对于能源利用和环境保护具有重要意义,能为相关研究提供理论依据和实验数据支持。

参考文献[1] 张三, 李四. 燃烧焓的测定方法研究. 化学学报, 20XX,XX(X): X-X.[2] 王五, et al. 燃烧焓的实验测定. 能源科学与工程进展,20XX, XX(X): X-X.实验改进方法•采用更精确的量热器和温度计,以提高实验数据的准确性。

•在实验过程中,注意控制燃烧速率和时间,避免过快或过慢的燃烧造成的热量损失或不完全燃烧。

燃烧焓的测定

燃烧焓的测定

宁波工程学院物理化学实验报告专业班级序号同组指导老师实验日期 3实验名称实验一燃烧焓的测定一、实验目的1、用氧弹量热计测定萘的摩尔燃烧焓。

2、了解热量计中主要部分的作用,掌握氧弹量热机的实验技术。

二、实验原理本实验采用氧弹式量热机测定萘的燃烧焓,测量的基本原理是将一定量待测萘样品在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使量热计本身及氧弹周围介质的温度升高。

通过测定燃烧前后量热计(包括氧弹周围介质)温度的变化值,就可以求出该样品的燃烧热。

实验测得的是恒容反应热Q V,通过 Qp= Qv + △n·R·T即可计算得到萘的摩尔燃烧焓ΔC H m。

整个量热计可看做一个等容绝热系统,其热力学能变ΔU为零。

ΔU可表示为:ΔU=ΔC U B+ΔC U引燃丝+ΔU量热计=0已知m B,Q V,B,ΔT,则上式为:m B Q V,B +lQ l+KΔT=0实验测得热容量K后,根据上式计算Q V,B,进而换算为样品的摩尔热力学能变ΔC U m(B,T),再算出样品的摩尔燃烧焓c H m(B,T)。

本实验用已知标准摩尔燃烧焓的苯甲酸[ΔC Hөm(苯甲酸,s,298.15K)= -3226.71kJ/mol]来测定量热计的热容量K,Ql= -6.699J·cm-1。

重复实验,测定萘的摩尔燃烧焓。

由于量热计无法做到完全绝热,因此燃烧前后温度差的测量值须经雷诺温度校正图校正。

三、实验仪器、试剂仪器:氧弹量热计一台,压片机一台,万用表一只,贝克曼温度计一支,温度计(0℃~100℃)一支,点火丝,容量瓶(1000ml)一只,氧气钢瓶及减压阀一只试剂:萘(A.R),苯甲酸(A.R)实验装置:四、实验步骤1、热量容K的测定⑴准确截取15cm的引燃丝,将引燃丝中部绕成环状。

⑵称取苯甲酸0.7763g,在压片机上压成片状。

将样品在桌面上敲击2~3次,再在分析天平上准确称量。

⑶拧开氧弹盖放在专用支架上,将弹洗净,擦干。

燃烧焓的测定-物化实验资料

燃烧焓的测定-物化实验资料

燃烧焓的测定-物化实验资料实验目的:1.了解燃烧反应的本质,明确燃烧焓的概念和物理意义;2.通过实验测定不同物质在氧气中燃烧的焓变和相应的摩尔焓值,掌握测定燃烧焓的方法和技巧;3.深化燃烧反应的理解,提高实验技能和实验思维能力。

实验原理:燃烧反应是一种高温、高压、高速的氧化还原反应,其能量转化的特性表现在焓变上。

燃烧焓(ΔHc)是指在一定的温度和压力下,1 mol物质在氧气中彻底燃烧所放出的热量,也称为燃烧热。

在实验中,可以通过量热器测定固体燃料或液态燃料在氧气中燃烧时所放出的热量,进而计算燃烧焓。

燃料在燃烧过程中与氧气反应,产生燃烧产物和热量。

热量通过量热器的金属壳体和水来吸收和传导,最后被吸热观察器记录下来。

由燃料的质量、温度变化和水的温度变化,计算出燃料燃烧一定量产生的热量,从而得出热效应和燃烧焓。

固体燃料的燃烧:燃料在燃烧过程中发生蒸发、分解和燃烧三个连续的步骤。

首先,燃料在热量的作用下发生蒸发和分解,分解生成的燃气与氧气发生燃烧反应,放出热量。

熄灭燃料火焰后,仍有一些燃料没有燃烧完全,这些燃料可以继续燃烧或者在燃烧后被空气氧化为CO和CO2等其它化合物。

通常情况下,多使用熟成木炭作为固体燃料,因为其燃烧速度较慢而且易于测定质量。

液态燃料的燃烧:燃料在量热器中加热至沸腾并逐渐燃烧。

燃料开始燃烧后会产生火苗,在火苗灭后仍然持续燃烧。

液态燃料燃烧过程中像固态燃料一样发生三个连续的步骤,但由于液态燃料流动性较好且容易受温度和压力的变化影响,液态燃料的燃烧焓计算难度较固态燃料大。

实验器材:量热器、燃料并要用到林ж系统、电子天平、点火器等。

实验步骤:1.选择固态燃料,选用经过烘干后的木炭片,使燃料质量经过称量大约在1.5~2.0g之间,称量过程应小心操作,记录质量M1。

2.将燃料装入量热器内,加入10mL的饱和NaOH水溶液(纯度大于99%),并且将其密封。

3.观察液位,将表头接头插入到密封管中,调节螺旋减压阀,为每次操作排出氧气。

燃烧焓的测定

燃烧焓的测定

实验2 燃烧焓的测定【实验目的】1. 掌握数显氧弹式热量计测定燃烧焓的热力学原理; 2. 了解数显氧弹式热量计的构造并掌握其使用方法。

【实验原理】物质标准摩尔燃烧焓燃烧焓是指在温度和标准状态下,由1 mol 指定相态的物质与氧气完全氧化的等压反应热,记为∆c H m (B,T )。

在适当条件下,很多有机物都能在氧气中迅速地完全氧化,因此可利用燃烧法快速准确地测定其燃烧焓。

测定装置:氧弹式热量计,如图2.1(介 绍氧弹式热量计结构,待测物燃烧处,等容绝热系统)。

因在氧弹式热量计中被测物质在定容下燃烧,因此测得的为Q V ,即∆c U m 。

但根据∆c H m (B ,T )=∆c U m (B ,T )+ ∆pV 若视为理想气体(∆PV =∑B νB(g )RT ),并忽略压力对∆c H m (B ,T )影响,则:∆c H m (B ,T )=∆c U m (B ,T )+ ∑B νB(g )RT ( 2.1)∆c U m (B ,T )测定原理:整个热量计可看做一个等容绝热系统,故∆U =0。

∆U 由四部分组成:○1样品在氧气中等容燃烧的∆c U (B);○2引燃丝燃烧的∆c U 。

○3氧弹中微量氮气氧化成硝酸的∆f U (HNO 3) ,即等容生成热力学能;○4热量计(包括氧弹,内桶,搅拌器和温度感应器等)的∆U (热力计)。

因此:∆U=∆c U (B)+ ∆c U (引燃丝)+∆f U (HNO 3)+ ∆U (热量计)=0∆f U (HNO 3)相对于∆c U (B)极小,而且氧弹中的微量氮气可通过反复充氧加以排除,因此∆f U (HNO 3)可忽略不计,上式则变为:∆U=∆c U (B)+ ∆c U (引燃丝)+ ∆U (热量计)=0 更实用的形式:m (B )·Q v (B) + m 2Q 2 + C ∆T = 0(2.2)实验测得能当量C 后,根上式计算Q v (B),进而换算为∆c U m (B,T)(除以M B )。

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实验二 燃烧焓的测定【实验目的】1. 掌握数显氧弹式热量计测定物质燃烧焓的热力学原理及方法;2. 了解数显氧弹式热量计的构造并掌握其使用方法。

【实验原理】物质的标准摩尔燃烧焓(变)Δc H m (B,T)是指在温度T 和标准状态下,由1 mol 指定相态的物质与氧气完全氧化的等压反应热。

在适当条件下,很多有机物都能在氧气中迅速地完全氧化,从而可以利用燃烧法快速准确地测定其燃烧焓。

燃烧焓通常用热量计测定。

但是用氧弹式热量计(如图II-2-1)测得的不是摩尔燃烧焓Δc H m ,而是摩尔燃烧热力学能(变)Δc U m 。

若把参与反应的气体视为理想气体,并忽略压力对燃烧焓的影响,则可按下式将摩尔燃烧热力学能换算成标准摩尔燃烧焓:Δc H m (B,T)=Δc U m (B,T)+ΣB νB(g)RT (2.1)式中νB(g )为参加反应的气体物质的化学计量数,对反应物νB(g)取负号,而对产物νB(g)取正号。

用氧弹式热量计测定燃烧焓时,要尽可能在接近绝热的条件下进行。

实验时,氧弹放置在装有一定量水的内桶中,内桶外是空气隔热层,再外面是温度恒定的水夹套。

整个热量计可看做一个等容绝热系统,其热力学能变ΔU 为零。

ΔU 由四部分组成:样品在氧气中等容燃烧的热力学能Δc U(B);引燃丝燃烧的热力学能Δc U 。

氧弹中微量氮气氧化成硝酸的等容生成热力学能Δf U(HNO 3);热量计(包括氧弹,内桶,搅拌器和温度感应器等)的热力学能变化ΔU (热力计)。

因此,ΔU 可表示为:ΔU=Δc U (B)+ ΔU c(引燃丝)+Δf U (HNO3)+ ΔU (热量计)式中Δf U (HNO3)相对于样品的燃烧热值极小,而且氧弹中的微量氮气可通过反复充氧加以排除,因此可忽略不计,上式则变为:ΔU=Δc U (B)+ Δc U (引燃丝)+ ΔU (热量计)=0如果已知物质的质量、等容燃烧热值及燃烧前后系统温度的变化ΔT ,则上式还可以写为更实用的形式:m (B )·Q v(B) + m 2Q 2 + C ΔT = 0 (2.2)式中m (B)为样品的质量(g );Q v(B)为样品的等容燃烧热值(J·g -1);m 2为燃烧掉的引燃丝的质量(g );Q 2为引燃丝的燃烧热值(J·g -1)。

C 为热量计的能当量,即热量计每升高1K 所需吸收的热量(J·K -1);ΔT 为修正后的内桶中水的真实温差(℃)。

m (B ) 和m 2 的数值可直接由实验测得,而真实温差ΔT 可由对实测温差进行修正获得。

实验测得能当量C 后,可根据式(2.2)计算Q v(B),进而换算为样品的燃烧热力学能变Δc U m(B,T)。

再根据式(2.1)可计算样品的标准摩尔燃烧焓Δc H m θ(B,T)。

下面分别介绍温差修正和能当量C 的测定。

1. 温差修正式(2.2)是在绝热的条件下导出的。

实际上,氧弹热量计并非是严格的绝热系统,而且受传热速度的限制,样品燃烧后由初温达到末温需要一定的时间,在这段时间内,量热系统与环境间不可避免要发生热交换。

因此,由温度计直接测得的温差不是体系真实的温差ΔT ,必须对其进行修正。

温差修正有经验公式法和作图法等,下面仅介绍经验公式法。

经验公式法原理可用图II-2-2简略说明。

设实验时每隔30 s 读取一次系统的温度数值,若将实测温度读数T 对温度读数次数n 作图可得如图II-2-2的升温曲线。

曲线AB 段代表点火前热量计系统温度到达恒定时的初期温度变化规律。

DE 段为点火后,量热系统达到最高温度后的末期温度变化曲线。

BC 段和CD 段分别代表点火后温度上升很快(ΔT ≥0.3/30 s ℃)和上升缓慢(ΔT <0.3/30 s ℃)的两个燃烧阶段,其温度读数次数分别为n 1和n 2。

初期主期 末期图II-2-2 升温曲线此时反应初期系统温度的变化率(/30 s ℃)可表示为:101000T T V −= (2.3) 反应末期系统温度的变化率(/30 s ℃)可表示为:1010+−=高高T T V n (2.4)式中T 0指开始记录时系统的温度,30 s 后系统的温度为T 1,则T 10为第10次记录的温度值。

T 主期初温(T = T 低低10),即点火温度;T 为主期末温,即主期温度达到的最高温度读数。

高V 0可视为反应初期条件下由于系统与环境之间的热量交换而造成的系统温度的变化。

V n 为为反应末期条件下由于系统与环境之间的热量交换而造成的系统温度的变化。

如果把整个升温过程(即曲线BC 和CD 段)当作燃烧过程的主期。

考虑到CD 段的温度读数次数n 2比BC 段的n 1大得多,而CD 段又接近末期温度,所以主期内系统与环境之间的热量交换状况与末期阶段(DE 段)的基本相同。

那么主期升温过程的热交换所引起的温度修正Δθ可表示为:Δθ=(n 1+n 2)V n =nV n (2.5)n 为主期的温度读数次数。

这种修正方法比较简便,但由于过于粗略,所以误差比较大。

若把主期升温过程分为BC 和CD 两个阶段来考虑,则更接近实际情况。

量热系统在CD 段仍按末期温度变化率n 2V n 进行修正,而BC 段介于低温和高温之间,可按初期和末期温度变化率的平均值(V 0+V n )n 1/2加以修正。

因此,整个主期由于热量交换所引起引起的温度修正值为n n V n n V V 2102)(++=Δ校θ (2.6)修正后的真实温差为ΔT = T 高-T 低+ Δθ校 (2.7)与式(2.5)相比,式(2.6)所得结果相对精确些,故本实验采用式(2.6)计算Δθ校,利用式(2.7)计算体系的真实温差ΔT 。

2. 标准物质法标定热量计能当量C测定热量计能当量的方法是在相同的条件下,将一定量(质量为m 1)的已知燃烧热值的标准物质进行燃烧,将所测得的实测数据代入式(2.6)、(2.7)和式(2.2)可得热量计的能当量C 。

【仪器与试剂】XRY-1A 型数显氧弹式热量计全套(含氧弹、搅拌器及数字贝克曼温度计);10 mL 移液管1支。

2000 mL和1000 mL 量筒各1个,直尺1把。

公用仪器:压片机2台;专用放氧阀1个;氧气瓶及减压阀1套;充氧器1台;电子天平1台;托盘天平1台;万用表1个。

分析纯苯甲酸;镍铬引燃丝(约10 cm );煤粉沫(蔗糖)。

图II-2-3氧弹结构示意图 【实验步骤】1. 能当量C 的测定(1)用分析天平准确称量(精确度在±0.1 mg 内)10 cm 的引燃丝,然后将引燃丝中部绕成环状。

(2)苯甲酸预先在烘箱内(50~60℃℃下)烘30 min ,称约1.0 g ~1.2 g ,将引燃丝环状部分与苯甲酸一起压片。

将压好的样品先在干净的桌面上敲击2~3次,以除去没有压紧的部分,再在分析天平上准确称量。

(3)拧开氧弹盖放在专用支架上,将弹内冼净,擦干,用移液管取10 mL 蒸馏水加入氧弹中。

分别将引燃丝两端固定在氧弹内两电极柱上(药片要悬于不锈钢坩埚上方,但不要使引燃丝与坩埚接触,以免短路导致点火失败),盖上氧弹盖并拧紧。

(4)打开氧气瓶阀门,调节减压阀(详见“基本实验技术—2.1.3气体钢瓶及其使用”),使压力达到1.0 MPa 左右。

将氧弹置于充氧器底座上,使进气口对准充氧器的出气口。

按下充氧器的手柄充氧至充氧器压力表值约1.0 MPa ,用放气阀将氧弹中的氧气放出(赶出氧弹内的空气),然后再次充氧气。

用万用表测量氧弹盖两极处是否有电流通过。

(5)将充有氧气的氧弹放入内桶底座上,检查搅拌叶片是否正常工作。

用量筒量取2000 mL 蒸馏水倒入内桶中,然后接好点火电极的导线,再量取1000 mL 蒸馏水倒入内桶中盖上热量计盖。

将数字贝克曼温度计的传感器竖直插入热量计盖上的孔中,其末端应处于氧弹高度的1/2处。

打开控制箱的电源开关,按下“搅拌”键,搅动内桶水,仪表开始显示内桶水温,每隔半分钟蜂鸣表报时一次。

(6)约5 min~10 min 后,当系统温度变化速度达到恒定时,开始初期温度读数,每隔30 s 烽鸣表发出“嘟”的一声,立即读数一次。

当读第10次时,同时按点火键,点火指示灯闪亮马上又熄灭时表示点火成功。

测量次数自动复零,仍每隔30 s 读一次主期温度读数,共储存测量数据31个。

当主期温度升至最大值,时再读取10次末期温度读数。

所有温度读数均精确到0.001 ℃。

当测温次数达到31次后,测温次数就自动复零,表示实验结束(若末期温度读数不满10次,需人工记录几次)。

(7)停止搅拌,取出温度计传感器,拔掉引火导线,取出氧弹并擦干其外壳,用放气阀放掉氧弹内的氧气,打开氧弹盖,检查燃烧是否完全。

若坩埚或氧弹内有积碳,则说明此实验失败,需重做。

若坩埚或氧弹无积碳,则说明实验成功。

取出未烧完的点火丝,测量其长度(点火丝的长度和质量已知)。

(7)洗净并擦干氧弹内外壁,将内桶蒸馏水倒入储水桶,擦干全部设备。

待氧弹及内桶和搅拌器温度与室温平衡后再做下一步实验。

2 煤的燃烧热值的测定用煤代替苯甲酸重复上述操作。

【注意事项】1.充氧前一定要旋紧氧弹的盖子。

2.实验开始之前应先检查搅拌器的工作状态是否正常。

3.压片和退片时应用手扶好压片机的调压板,否则不好出片,且压煤片时应比压苯甲酸时用力稍大些,否则煤片不易成型,易碎。

4.做完试样放氧气时应先将氧弹擦干再放气。

【数据记录与处理】1.可参考表II-2-1和II-2-2形式记录实验数据。

例如,在测定能当量C时,可将数据分别记录于表II-2-1和表II-2-2。

表II-2-1 苯甲酸和引燃丝的质量项目实验数据苯甲酸燃烧热值/J·g-1苯甲酸质量m(B)/g引燃丝燃烧热值/J·g-1引燃丝质量/g燃烧后剩余引燃丝质量/g燃烧掉的引燃丝质量/g表II-2-2 苯甲酸燃烧过程的温度变化室温:°C 大气压: Pa读温次数初期温度/°C主期温度/°C末期温度/°C备注2.根据初期、主期和末期温度确定T、T、n和n2,计算V0和V n,并分别按式(2.6)高低1和(2.7)计算温差修正值Δθ和真实温差ΔT。

3.根据式(2.2)计算热量计能当量C。

4.再根据式(2.2)计算煤的等容燃烧热值Q v(煤)。

【附注】1.镍铬丝的等容燃烧热值为-1.400×103 J·g-1。

2.铁丝的等容燃烧热值为-6.699×103 J·g-1。

3.苯甲酸的等容燃烧热值为-2.640×104 J·g-1。

4.由于空气中含有大量的氮气,充入氧弹内的气体中会残留少量的氮气,在燃烧的条件下,氮气与水作用生成HNO3,可将燃烧后氧弹内的液体用0.100 mol·L-1的NaOH滴定。

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