燃烧焓的测定

华南师范大学实验报告

学生姓名学号

专业年级、班级

课程名称物理化学实验实验项目燃烧焓的测定

实验类型□验证□设计□综合试验时间2019 年 4 月23 日

实验指导老师实验评分

一、实验目的

（1）明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧烧热的差别与联系。（2）掌握量热技术基本原理，测定萘的燃烧热。

（3）了解氧弹卡计的基本原理，掌握氧弹卡计的基本实验技术。

（4）利用雷诺校正法对温度进行校正。

二、实验原理

2.1基本概念

物质的标准摩尔燃烧焓Δc H mΘ是指1mol物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量。若在恒容条件下测得的1mol物质的燃烧热称为恒容摩尔燃烧热Q V

数值

，m

上等于这个燃烧反应过程的热力学能变Δr U m；恒压条件下测得的1mol物质的燃

，数值上等于这个燃烧反应过程的摩尔焓变Δr H m。烧热成为恒压摩尔燃烧热Q p

，m

化学反应的热效应通常用恒压热效应Δr H m来表示。若参加燃烧反应的是标准压力下的1mol物质，则恒压热效应Δr H mΘ即为该有机物的标准摩尔燃烧热Δc H mΘ。

把燃烧反应中涉及的气体看做是理想气体，遵循以下关系式：

Q p，m=Q V，m+（ΣV B）RT ①

ΣV B 为生成物中气体物质的计量系数减去反应物中气体物质的计量系数；R

、Q V，m 的量纲为J/mol。

为气体常数；T为反应的绝对温度；Q p

，m

2.2氧弹量热计

本实验采用外槽恒温式量热计为高度抛光刚性容器，耐高压，密封性好。量热计的内筒，包括其内部的水、氧弹及其搅拌棒等近似构成一个绝热体系。为了尽可能将热量全部传递给体系，而不与内筒以外的部分发生热交换，量热计在设计上采取了一系列措施。为了减少热传导，在量热计外面设置一个套壳。内筒与外筒空气层绝热，并且设置了挡板以减少空气对流。量热计壁高度抛光，以减少热辐射。为了保证样品在氧弹内燃烧完全，必须往氧弹中充入高压氧气，这就要求要把粉末状样品压成片状，以免充气时或燃烧时冲散样品。

2.3量热反应测量的基本原理

量热反应测量的基本原理是能量守恒定律。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。在盛有定量水的容器中，样品的物质的量为nmol，放入密闭氢弹，充氧，使样品完全燃烧，放出的热量

传给水及仪器各部件，引起温度上升。设系统的总热容为C，假设系统与环境之间有热交换，燃烧前、后的温度分别为T1、T2，温度差值为ΔT，则此样品的恒容摩尔燃烧热为：

Q V,m=−CΔT

n

②

②式是最理想的情况。但由于一方面氢弹量热计不可能完全绝热，热漏在所难免，因此，燃烧前后温度的变化不能直接测到的燃烧前后的温度差来计算，必须经过合理的雷诺校正才能得到准确的温差变化；另一方面，多数物质不能自燃（如本实验所用萘），必须借助电流引燃点火丝，再引起萘的燃烧，因此②式丙戌把点火丝燃烧所放热量考虑进去。如③式

-nQ V，m-m点火丝Q点火丝=CΔT ③

m点火丝为点火丝的质量；Q点火丝为点火丝的燃烧热，点火丝（铁丝）燃烧热为-6694.4J/mol，ΔT为校正后的温度升高值。

仪器热容C的求法是通过已知燃烧焓的物质，（如本实验使用的苯甲酸），放在量热计中进行燃烧，测其始、末温度，经雷诺校正后，即可求取C的值。

2.4雷诺校正

由于氧弹量热计不可能完全绝热，其与周围环境的热交换是无法完全避免的，因此燃烧前后温度的变化不能直接用测定到的燃烧前后的温度差来计算，必须经过雷诺校正才能得到准确的温度变化。

三、实验仪器与试剂

3.1实验仪器

外槽恒温式氧弹卡计1个氧气钢瓶1瓶扳手 1 把

数字式贝克曼温度计1台压片机2台

0~100℃温度计1支万用电表1个

3.2实验试剂

萘（A.R）苯甲酸（A.R）点火丝（铁丝）（约10cm长）

四、实验步骤

4.1测定氧弹卡计和水的总热容C

①样品压片

压片前，先检查鸦片用模子，若发现压模有铁锈、油污和尘土等，必须擦净后才能进行压片。用台秤称取0.5g左右的苯甲酸，压好样品，再用分析天平分别准确称取一段10cm长的点火丝和棉线，再用棉线将点火丝绑在样品上，然后

。然后将点火丝在分析天平上准确称重。准确称量点火丝的质量，记为m

点火丝

与苯甲酸一同压片，注意在压片前要先将压片模具擦拭干净，使点火丝能够粘附在样品的样片上。

②装置氧弹、充氧气

将绑好点火丝的苯甲酸样品放在氧弹卡计的燃烧皿，压片应尽量进入燃烧皿（切记把压片悬挂于燃烧皿上方），将点火丝的两端分别嵌入绑紧在氢弹中的两根电极上，旋紧氧弹盖，用万用电表检查电极是否通路。若电阻过大（R＞20Ω），则应检查点火丝是否系好，点火丝是否已经断裂。若电阻值合适（R＜20Ω），则可进行下一步。

连接好氧气瓶和氧气减压阀，并用高压管将减压表与氧弹进气管相连接，打开氧气瓶上端阀门，此时减压阀表中指针旋转所指示的压力即为氧气瓶中氧气总压力，然后略微旋紧减压阀，使减压表上另一表盘的指针压力读数约为10Kg/cm^2 1MPa.随机放松减压阀。按动充氧装置的手柄，使充氧仪上压力表为10Kg/cm^2 1MPa,保持数秒，此时氧弹已充有约10MPa的氧气，为了排除氧弹内的空气，三放四充。取下氢弹。关闭氧气瓶上的阀门，打开减压阀，放掉管边和氧气表中的余气。

③燃烧温度的测量

将充好氧气的氧弹再用万用表测量电极是否仍然通路。若通路则可将氧弹放入卡计的水桶内，用量筒准确量取已被调节到低于外筒水温0.5℃的自来水2800ml，倒入水桶内，装好搅拌轴（叶片不能碰壁），盖上盖子，将数字式贝克曼温度计探头插入水中，插到桶中氧弹一般深度的位置，此时用普通温度计读出水外筒水温和铜水桶内的水温。氧弹两电极用电线连接在点火器上，然后开动搅拌马达，启动搅拌装置，待温度稳定上升后，每30s读取贝克曼温度计数据，连续记录5min，得到燃烧前期的温度。此时迅速按下点火按钮。判断点火成功有两个标准：一是点火器电流表指针因通电发生偏转，接着又因点火丝燃段而迅速归零。二是温度会在1min内迅速上升。否则应打开氧弹检查原因。点火之后仍然是每30s读取一个温度数据，直到温度出现最高点（或基本维持不变）。此阶段记录的数据为燃烧期间的温度；当温度升到最高点并开始下降后仍需要记录5min作为燃烧结束后期温度，方可停止实验。

实验结束后，取出数字式贝克曼温度计探头，解开点火导线。氧弹经放气后打开，检查样品是否完全燃烧。若氧弹内有许多黑色的残渣，则表示样品燃烧不