物化实验燃烧热的测定

物化实验燃烧热的测定 Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.

实验2 燃烧热的测定

实验日期：2012-4-14；提交报告日期：2012-4-27；

带实验的助教姓名：陈双龙

1 引言（简明的实验目的/原理）

实验目的

1

2熟悉弹式量热计的原理、构造及使用方法。

3

4明确恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。

5

6掌握温差测量的实验原理和技术。

7

8学会用雷诺图解法校正温度改变值。

实验原理

在指定温度及一定压力下，1mol物质完全燃烧时的定压反应热，称为该物

质在此温度下的摩尔燃烧热，记作△

c H

m

。通常，完全燃烧是指C→CO

2

（g），H

2

→H

2O（l），S→SO

2

（g），而N、卤素、银等元素变为游离状态。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△

c

U

m

）。若反应系统中

的气体均为理想气体，根据热力学推导，Q

p 和Q

v

的关系为

p V Q Q nRT =+∆ （1）

式中：T ——反应温度，K ；△n ——反应前后产物与反应物中气体的物质的量之差；R ——摩尔气体常数。

通过实验测得Q v 值，根据上式就可计算出Q p ，即燃烧热的值。

测量热效应的仪器称作量热计。量热计的种类很多。一般测量燃烧热用弹式量热计。本实验所用量热计和氧弹结构如图2-2-1和图2-2-2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，还对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、搅拌器和水便近似构成一个绝热体系。

弹式量热计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及周围的介质和量热计有关附件的温度升高。测量介质在燃烧前后的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。

V V V r

m

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化值；

V Q 棉线，V Q 点火丝——分别为棉线和点火丝的恒容燃烧热（－16736和－

3243kJ ·kg ）m 棉线，m 点火丝——分别为棉线和点火丝的质量，kg 。

先燃烧已知燃烧热的物质（如苯甲酸），标定仪器常数K ，再燃烧未知物质，便可由上式计算出未知物的恒容摩尔燃烧热，再根据（1）式计算出摩尔燃烧热。

2 实验操作

实验用品、仪器型号及测试装置示意图

实验用品

弹式量热计1套；2000ml容量瓶1个；1000ml容量瓶1个；水盆1个（容量大于3000ml）；电脑一台（用于采集数据）；压片机、镍丝、棉线、万用表、分析天平、剪刀、氧气瓶及减压阀公用。

萘（AR）；苯甲酸（AR）。

仪器型号

SR-1数显热量计控制器；

氮氧式热量计。

测试装置示意图（如图2-2-1及图2-2-3）

实验条件（实验温度、湿度、压力等）

室温、常压

实验操作步骤及方法要点

3 结果与讨论

实验数据处理

实验室电脑数据处理方法

选择并双击物理化学实验，选择并双击燃烧焓测定，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，点击打开，选择并打开文件，交替移动光标1和2到点火前一段平稳的基线位置，点击线性拟合1，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），点击线性拟合2，交替移动光标移动到外套水温曲线位置，点击线性拟合3，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，点击计算△H；如果线性拟合交点不理想，点击刷新，移动光标重新拟合。确定后，点击提交，峰高值就会显示出来。两条曲线都处理完成后，点击计算处理，就可以得到被测样品的燃烧焓值。

这样做是因为使内水桶完全绝热是很困难的，总会有内外水套之间的热交换。为了校正这部分热损失，需在升温曲线上找出与外水套温度相等的点，过此点作垂线与曲线的两条始末阶段直线的外延线相交于两点，此二点之间的距离即为校正后的△h值。

实验室计算机处理结果

其他数据

利用公式计算的数据、结果

用origin软件拟合如下图

图1 苯甲酸电势随时间变化图

图2 萘的电势随时间变化图

由图1和图2可以看出：

苯甲酸曲线峰高，萘曲线峰高。

计算数据

（1）先由苯甲酸曲线峰高计算仪器常数K，将实验数据带入公式：知道以下数据：

苯甲酸总质量m=，

Mr=，

Q

=mol，

P

m

= ，

棉线

m

=；

镍丝（燃烧部分）

由公式：p V Q Q nRT =+∆

且化学反应式：6522215

()()7()3()2

C H COOH O CO H O +=+固气气液

Q V = **1000= kJ/mol

进一步计算得到K=mv 电位差

（2）由K 计算萘的燃烧热

知道以下数据：

m =，

Mr =，

m 棉线= ,

m 镍丝（燃烧部分）=；

得到 Q V =。

反应方程式为： C 10 H 8 (s) + 12 O 2 (g) = 10 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l) ，mol n 2-=∆

p V Q Q nRT =+∆=mol 。

讨论分析