燃烧焓的测定物化实验

燃烧焓的测定-物化实验

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

图1 量热氧弹

实验四 燃烧焓的测定

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。

1.1实验目的

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。

1.2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ΔＣH m 。通常,C 、Ｈ等元素的燃烧产物分别为C Ｏ2(g)、H 2Ｏ(l)等。由于上述条件下ΔH=Q p ,因此ΔＣH 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 Ｕｍ)。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,ΔＣH ｍ和ΔC U m 的关系为：

p V Q Q nRT =+∆ （１）

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

分各开关控制搅拌并实现燃烧点火，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化。

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 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·mo ｌ－

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-324３ ｋJ

／ｋg)

m 棉线,m 点火丝——分别为棉线和点火丝的质量,kg;先燃烧已知燃烧焓的物质（如苯甲

酸),标定仪器常数K,再燃烧未知物质，便可由上式计算出摩尔燃烧内能变。

2 实验操作

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；容积大于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：18.0℃ 湿度：2８．5％ 气压：101.3１Ｋｐa

2.3实验操作步骤及方法要点

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,取出药片并轻轻去掉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化。充气后再检查是否通路与漏气,然后将氧弹放入内水桶内。 打开计算机，选择数据采集，双击进入。 ２，仪器准备

打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，测量外水套水温。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,打开搅拌，将铂电阻温度计探头放入内水套桶中。 3，燃烧

单击计算机界面中开始。观察温度显示,当温度没有变化,走过一段平稳的基线后（２分钟左右）,按下点火键，如果点火成功,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,直到温度没有变化（温度曲线为水平状）,单击完成,并命名存盘。 4,测量未知样品

取萘约０．6ｇ,重复上述操作。

２.4注意事项

1，称取样品不可过量,否则会升温过高,记录信号超出量程。

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,一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。点火结束后,即将其关掉。

4，氧弹充气操作过程中,人应站在侧面，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 3.1 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

苯甲酸

萘 棉线质量(g ） 0.０１6２ 0.0154 镍丝质量（g ） 0.0392 0.0４7２ 燃烧后镍丝质量(g) ０.03５１ 0.0393 燃烧的镍丝质量(ｇ) 0.00４1 0.０079 药片＋棉线＋镍丝(g)

0.8４35 ０.６616 药片(g) ０.7881 0.5９９0 外套水温(o

C ） 18.750左右 1９.105左右 摩尔质量(ｇ/mol ）

122.1２

1２８.1７

内外套水温在变化中,故所记录温度不为精确值。

３.2 实验数据处理

1.利用实验室计算机处理

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。

经计算机处理得Q V =-５3６2.0667k Ｊ/mol ，p V Q Q nRT =+∆=－5３67.０2４0k Ｊ/mo ｌ

2.利用Origi ｎ 处理数据

将苯甲酸组的数据作图并拟合，得到: