燃烧焓.,.,
燃烧焓的测定-物化实验
实验四 燃烧焓的测定冷向星 2021011976 材03班〔同组实验者:李琦〕实验日期:2021-4-5带实验的教师XX :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响热效应。
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响物的温度一样,在反响过程中只做体积功而不做其它功时,化学反响吸收或放出的热量,称为此过程的热效应,通常亦称为“反响热〞。
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响的等压热效应Q p 。
在实际测量中,燃烧反响常在恒容条件下进展(如在弹式量热计中进展),这样直接测得的是反响的恒容热效应Q V 〔即燃烧反响的摩尔燃烧内能变ΔC U m 〕。
假设反响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〕图1 量热氧弹 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展萘的燃烧焓的测定,构造如图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,还把内水桶的外外表进展了电抛光。
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。
2.9反应焓和燃烧焓
解决目标任务
自由讨论
N2(g) + 3H2(g)
2NH3 (g)
1、计算该反应的反应焓 2、解决思考,互动讨论 思考:合成氨生产的化学反应,如何来计算反应的热 效应,为保障该反应的进行,我们应提供多少热量? 应使用何种反应器可以承受这些热量?
练习: 已知在标准状态下下述反应的标准焓变: C(s) + 1/2O2(g) → CO(g) ΔH1θ CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ΔH2θ H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ΔH3θ 2 H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ΔH4θ (1) ΔH1θ ,ΔH2θ, ΔH3θ, ΔH4θ是否分别为 CO(g), CO2(g), H2O(g), H2O(l)的标准摩尔 生成焓? (2) ΔH1θ ,ΔH2θ, ΔH3θ是否分别为C(s), CO(g), H2(g)的标准摩尔燃烧焓?
2.9反应焓和燃烧焓
复习
化学反应的热效应:通常是指体系在恒温恒 压或恒温恒容且不作非体积功的条件下进行时, 系统吸收或释放的热量。 若反应在等温等压下进行, Qp= ΔrH 若反应在等温等容下进行, QV= ΔrU 1、 反应热的测量方法
弹式量热计 通入 O2 通电导线 温度计
搅拌器
绝热壁 H2O 反应物
C2 H 5OH(l) 3O2 (g) 2CO2 (g) 3H2O(l)
应用式(2.10.1) 于上式:
r H c H m C2 H 5OH, l νB f H m B 2 f H m CO 2 , g 3 f H m H 2O, l f H m C2 H 5OH, l
燃烧焓的测定
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)。
2.2燃烧焓和热值
kJ kJ 10 393, 546 11 285, 857 kmol kmol 6, 830, 096kJ
3
例题
所以
hc H c , H 2O (l ) NC10 H 22 6,830, 096kJ 6,830, 096 kJ kmol C10 H 22 1kmol
甲烷的空气/燃料恰当比为17.11,于是反应焓或燃烧焓为
50016 hR 2761.8kJ / kgmix 17.11 1
2
热值
燃料的发热量(热值Calorific Value)
定义:指单位质量或单位体积(对气体燃料而言)的燃料 (在标准状态下)与空气完全燃烧时所能释放出的 最大热量。是衡量燃料作为能源的一个很重要的指标。
6,830, 096
- 12 -
hc hc MWC10 H 22
kJ kmol 48003 kJ kg C10 H 22 kg 142.284 kmol
h h 对于低热值,将 f , H 2O (l ) 换成 f , H 2O ( g ) 即可,因此有
hc 6,345,986 kJ kmol C10 H22
C10 H 22 g 15.5 O2 3.76 N 2 10CO2 11H 2O l或g 15.5 3.76 N 2
- 10 -
无论高热值还是低热值,都有
Hc H R H reac H prod
其中 H prod 的值依产物中的状态而定。
- 3 -
-qCV = -(hprod – hreac)
反应物 (标准状态下化学当 量燃料-空气混合物) 产物
(标准状态下完全燃烧)
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。
标准摩尔燃烧焓
标准摩尔燃烧焓摩尔燃烧焓是描述燃烧过程中释放或吸收的能量的重要物理量,它是燃料燃烧时放出热量的热力学参数。
在化学反应中,摩尔燃烧焓是指单位摩尔燃料在标准状态下完全燃烧所释放或吸收的热量。
燃料的燃烧是一种氧化还原反应,通常伴随着放热现象,而摩尔燃烧焓就是描述这一放热现象的重要参数。
摩尔燃烧焓的计算通常需要考虑到燃料的化学组成、燃烧产物的物态、燃烧反应的平衡等因素。
在标准状态下,摩尔燃烧焓可以通过热量变化来计算,其计算公式为:ΔH = Σ(nΔHf[产物]) Σ(mΔHf[反应物])。
其中,ΔH表示摩尔燃烧焓,ΔHf表示标准生成焓,n和m分别表示产物和反应物的摩尔数。
通过这个公式,我们可以计算出不同燃料在标准状态下的摩尔燃烧焓,从而比较它们的燃烧热效率。
摩尔燃烧焓的概念对于燃料的选择、燃烧过程的优化具有重要意义。
通过比较不同燃料的摩尔燃烧焓,我们可以选择出燃烧热效率高的燃料,从而降低能源消耗、减少环境污染。
同时,燃烧过程的优化也需要考虑到摩尔燃烧焓的影响,通过调整燃料的使用量、燃烧条件等因素,来提高燃烧过程的效率,降低能源损耗。
在工程实践中,摩尔燃烧焓的计算和应用也具有重要意义。
工程师们可以通过计算不同燃料的摩尔燃烧焓,来选择合适的燃料类型和燃烧工艺,从而实现能源的高效利用。
同时,在燃烧设备的设计和优化中,摩尔燃烧焓也是一个重要的参考参数,它可以帮助工程师们更好地理解燃烧过程的能量转化规律,从而设计出更加节能环保的设备。
总之,摩尔燃烧焓作为描述燃烧过程能量变化的重要参数,对于能源的选择、燃烧过程的优化以及工程设计都具有重要意义。
通过深入理解摩尔燃烧焓的概念和计算方法,我们可以更好地实现能源的高效利用和环境保护,推动燃烧技术的进步和发展。
燃烧热(焓)的测定
燃烧热(焓)的测定【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,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别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【实验原理】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”的意思是化合物中的元素生成较高级的稳定氧化物,如碳被氧化成CO2(气),氢被氧化成H2O (液),硫被氧化成SO(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。
通过燃烧焓的测定,还可以判断工业用燃料的质量等。
由上述燃烧焓的定义可知,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ΔC H m=Q p·m。
因此,测定物质的燃烧焓实际就是测定物质在等温、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,亦可以在等压条件下进行。
等压燃烧热(Q P)与等容燃烧热(Q V)之间的关系为:Q P=Q V+Δm(g)=Δξ∑v B(g)RT (2—1)或Q p·m=Q v·m+∑v B(g)RT式中,Q p·m或Q v·m均指摩尔反应热,∑v B(g)为气体物质化学计算数的代数和;Δξ为反应进度增量,Q p或Q v则为反应物质的量为Δξ时的反应热,Δm(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。
测量其原理是能量守恒定律,样品完全燃烧放出的能量使热量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。
其关系如:Q v=-C vΔT (2-2)上式中负号是指系统放出热量,放热时系统的内能降低,而C v和ΔT均为正值。
系统除样品燃烧放出热量引起系统温度升高以外,其他因素:燃烧丝的燃烧,氧弹内N2和O2化合并溶于水中形成硝酸等都会引起系统温度的变化,因此在计算水当量及发热量时,这引起因素都必须进行校正,其校正值如下:(1)燃烧丝的校正:Cu-Ni合金丝:-3.138J·cm-1(2)酸形成的校正:(本实验此因素忽略)。
实验一、燃烧焓的测定
∆cH反<0
∆rH<0 C+D ∆cH产<0
∆rH>0 A+B ∆cH产<2等 燃烧产物
3.
键焓
由化学键的键焓可以估算化学反应的热效应. 由化学键的键焓可以估算化学反应的热效应 化学反应实质上是分子中的原子或原子团进行重新组合, 化学反应实质上是分子中的原子或原子团进行重新组合 一些化学键断裂, 一些化学键生成. 一些化学键断裂 一些化学键生成 反应的焓变就是这些键能 的代数和, 所以由化学键能可以估算化学反应的焓变. 的代数和 所以由化学键能可以估算化学反应的焓变 因为化学键键焓影响因素很多, 故由键焓求出的反应焓变 因为化学键键焓影响因素很多 精度不高, 一般在无其它数据时, 可用键焓对反应热进行估算. 精度不高 一般在无其它数据时 可用键焓对反应热进行估算
• 常见的化学键的键焓如下: 常见的化学键的键焓如下 H-H 435.9 kJ.mol-1 - C-C 342 kJ.mol-1 - C=C 613 kJ.mol-1 = C≡C 845 kJ.mol-1 N-N 85 kJ.mol-1 - O-O 139 kJ.mol-1 - O-H 463 kJ.mol-1 - N-H 354 kJ.mol-1 -
氧弹
1-厚壁圆筒 - 2-弹盖 - 3-螺帽 - 4-进气孔 - 5-排气孔 - 6-电极 - 7-燃烧皿 - 8-电极(也是进气管) -电极(也是进气管) 9-火焰遮板 -
实验步骤
• 量热计常数 的测定 量热计常数K的测定
如: • 0.5H2(g,1p0)+ 0.5Cl2(g,1p0) 测得: 测得
298K
HCl(g,1p0)
∆rHm0=-92.31kJ.mol-1 - 因为此反应即为HCl的生成反应,所以, 的生成反应,所以, 因为此反应即为 的生成反应
标准摩尔燃烧焓怎么算
标准摩尔燃烧焓怎么算标准摩尔燃烧焓是指在标准状态下,1摩尔某种物质完全燃烧生成的热量。
它是燃料在燃烧过程中释放热量的重要物理量,也是燃料燃烧热效率计算的关键参数。
那么,标准摩尔燃烧焓怎么算呢?下面我们来详细介绍一下。
首先,我们需要了解标准状态的定义。
标准状态是指气体在1大气压下,温度为298K(25摄氏度)时的状态。
在标准状态下,氧气和燃料完全燃烧时生成的热量就是标准摩尔燃烧焓。
其次,我们需要知道如何计算标准摩尔燃烧焓。
以烃类燃料为例,烃类燃料完全燃烧生成的热量,可以通过以下公式进行计算:ΔH = ΣnΔHf(生成物) ΣnΔHf(反应物)。
其中,ΔH表示燃料完全燃烧生成的热量变化,Σn表示生成物或反应物的摩尔数,ΔHf表示生成物或反应物的标准摩尔生成焓。
通过这个公式,我们可以计算出燃料在完全燃烧时释放的热量。
另外,对于燃料的燃烧过程,我们还需要考虑燃料的热值。
燃料的热值是指单位质量或单位体积燃料在完全燃烧时所释放的热量。
通常用kJ/g或MJ/m³来表示。
通过燃料的热值,我们可以计算出单位质量或单位体积燃料在完全燃烧时释放的热量,进而得到标准摩尔燃烧焓。
在实际应用中,我们可以通过实验测定燃料的热值,再结合上述公式,计算出标准摩尔燃烧焓。
这对于燃料的燃烧热效率分析和工程设计具有重要意义。
总之,标准摩尔燃烧焓是燃料在标准状态下完全燃烧生成的热量,它是燃料燃烧过程中的重要物理量。
我们可以通过公式ΔH = ΣnΔHf(生成物) ΣnΔHf(反应物)来计算标准摩尔燃烧焓,同时需要考虑燃料的热值。
通过对标准摩尔燃烧焓的计算和分析,可以更好地理解燃料燃烧过程中的能量转化,为工程实践提供重要参考。
希望本文能够帮助您更好地理解标准摩尔燃烧焓的计算方法,如果您有任何疑问或者补充,欢迎留言讨论。
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
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
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。
燃烧焓定义
燃烧焓定义在通常情况下,“焓”是一个温度的量纲,用k来表示,是能量密度的量纲。
但在物质的燃烧反应中,必须引入另一个新的量纲——“燃烧焓”,因为燃烧过程的放热性决定了其能量和焓都会发生改变。
那么,什么是燃烧焓呢?下面我就带大家来了解一下。
1。
定义:“燃烧焓”的定义是指燃烧过程中放出的热量与燃料完全燃烧时所释放的热量之比值。
2。
计算公式: q=m2h。
( m—固体或液体; h—标准状况下气体的体积) 3。
单位:一般物质的燃烧焓等于完全燃烧时所释放的热量除以该物质的燃烧热。
因此,对于可燃物质来说,它的燃烧焓等于其燃烧热乘以完全燃烧时所释放的热量。
在我们常见的生活中有哪些地方用到了燃烧焓呢?以下为例进行简要说明: 1。
航天器返回时利用航天器返回着陆系统的燃烧作为热源。
3。
在工业上也经常使用这种方法,如热水锅炉,给水加热装置和电加热装置等。
4。
还有一些工业化学反应过程也需要燃烧焓来描述反应程度。
5。
可用燃烧焓测定火箭推进剂中常用组分,特别是推进剂的化学反应速率、反应级数及爆炸性能等。
如可燃气体与空气的混合物被点燃后,燃烧热就是反映燃烧速率快慢的物理量。
6。
燃烧热反映燃料的热效应,它是评价燃料是否节约的重要指标之一。
然而,燃烧焓并不能全面描述一种燃料在反应过程中的全部情况,因为各种物质燃烧时的焓变规律是不同的。
因此,如果我们想更精确地知道一种物质在某个反应中的真实情况,就不能仅依靠燃烧焓,必须同时测定它的标准燃烧焓和反应焓。
1。
火箭发动机燃烧焓的测量火箭发动机的燃烧过程是将燃料和氧化剂送入燃烧室,并在高温下发生化学反应,最终生成二氧化碳和水蒸汽。
在这个过程中,伴随着燃料燃烧时放出的热量以及发生化学反应时吸收的热量。
这两部分热量的大小都直接影响火箭发动机的性能,但由于火箭发动机燃烧时的温度远高于标准状态下的环境温度,故化学反应时的吸热量主要取决于燃烧焓的多少。
因此,只有了解火箭发动机的燃烧焓才能全面了解火箭发动机燃烧时的情况。
燃烧焓的测定
氧弹
1-厚壁圆筒 2-弹盖 3-螺帽 4-进气孔 5-排气孔 6-电极 7-燃烧皿 8-电极(也是进气管) 9-火焰遮板
实验步骤 由式(7-10)计算量热计常数K
6g压片,重复上述步骤进行实验,记录燃烧过程中温度随时间变化的数据
约10min后,若温度变化均匀,开始读取温度。
量热计常数K的测定 由式(7-9)计算萘的恒容燃烧热QV(x)
✣ 把氧弹放入量热容器中,加入3000ml水
✣ 调节贝克曼温度计,水银球应在氧弹高度约1/2处
实验步骤
量热计常数K的测定
✣ 接好电路,计时开关指向“1分”,点火开关到向“振动”, 开启电源。约10min后,若温度变化均匀,开始读取温度。 读数前5s振动器自动振动,两次振动间隔1min,每次振动 结束读数。
QV(x)=KΔTW x-x/εM bxx-qcx 标准物质 QV(e)W M ee+εbe+qce=KΔTe
K=Q V(e)(W e/M e)+εbx+qce ΔTe
标准量热物质:苯基酸 待测物质:萘
氧弹式量热计
1-恒热夹套 2-氧弹 3-量热容器 4-绝热垫片 5-隔热盖盖板 6-马达 7,10-搅拌器 8-伯克曼温度计 9-读数放大镜 11-振动器 12-温度计
单位燃烧反应,气相视为理想气体
cHm = QV +BRT
氧弹中
放出热(样品、点火丝)=吸收热(水、氧弹、量热计、温度计)
待测物质
QV(x)W M xx+εbx+qcx=KΔTx
QV-摩尔恒容燃烧热 -点火丝热值
q-助燃棉线热值
K-氧弹量热计常数
Mx-摩尔质量 bx-所耗点火丝质量 cx-所耗棉线质量 Tx-体系温度改变值
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、了解量热计中主要部分的作用,掌握氧弹量热计的实验技术。
二、实验原理有机物B的标准摩尔燃烧焓∆cHθm在恒温恒压条件下完全燃烧放出的热量与此有机物标准摩尔反应焓∆rHθm相等,而物质B在恒容条件下完全燃烧所放出的热量Qv与B的标准反应热力学能变∆rUθm相等。
有关系:Qp=Qv+∆nRT,∆rHθm=∆rUθm+RT∑νB(g)。
图1、氧弹式量热计原理构造结构图将一定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(本实验用水)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。
整个量热计可看做一个等容绝热系统,其热力学能变为零。
∆U主要由三部分组成:样;量热计品在氧气中等容燃烧的热力学能∆cU B;引燃丝燃烧的热力学能∆U引燃丝(包括氧弹,内桶,搅拌器和温度感应器等)的热力学能变化∆U。
可表示为:量热计∆U=∆cU B+∆U引燃丝+∆U量热计=0。
在已知物质的质量、及燃烧前后系统温度的变化∆T,上式还可写为:m B Q V,B+lQ1+K∆T=0式中为样品的质量(g);Q V,B为样品的等容燃烧热值(J∙g-1);l为燃烧掉的引燃丝的长度(cm);Q1为引燃丝的燃烧热值(J∙g-1),K量热计系统的热容量,∆T为修正后的内桶中水的真实温差进行修正获得。
实验测得热容量K后,计算QV,B ,进而得到摩尔热力学能变∆cUm(B,T),最后根据关系式可得摩尔燃烧焓∆cHθm。
本实验先用已知标准摩尔燃烧焓的苯甲酸[∆c Hθm(苯甲酸,s,298.15)=-3226.7kJ/mol]来测定量热计的热容量K,之后再重复实验,测定未知样品萘的摩尔燃烧焓∆cHm(B,T)。
其中引燃丝的燃烧热值Q1=-6.699J/cm。
反应焓燃烧焓
显焓:指当物质温度偏离标准温度时所造成的物质的焓值 的变化,记Δhs
绝对焓(总焓):物质的绝对焓为物质的标准生成焓与显 焓之和,ht ,在等压绝热燃烧系统时,通常认为燃烧前所 有反应物的绝对焓应等于燃烧后所有生成物的绝对焓。
三、化学计量学(stoichiometry)
化学当量值stoichiometric ratio:氧化剂的化学当量值是刚 好完全燃烧一定量的燃料所需要地氧化剂的量。也称:化
学恰当比。a x y / 4
CxHy a(O2 3.76N2) xCO2 (y / 2)H2O 3.76aN2
何为燃烧反应计算?
燃烧反应计算:按照燃料中的可燃物分子与氧化剂分 子进行化学反应的反应式,根据物质平衡和热量平衡 的原理,确定燃烧反应的各参数。
燃烧反应计算
燃烧空气量的计算 燃烧产物的计算
燃烧反应计算的条件
燃料成分 氧化剂(空气)
一、燃烧空气量的计算
燃烧所需空气量
氧占空气的21%
完全燃烧所需 要的最小氧量
O2
(g)
→
CO2
(g)
h2098 =-282.84kJ/mol
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
h2098 =82.04 kJ/mol
3.生成焓、反应焓、燃烧焓三者的区别?
回顾:1. 何谓生成焓、反应焓、燃烧焓?
生成焓:由最稳定的单质化合成标准状态下一摩尔 物质的反应热。
一个化合物的生成焓并不是这个化合物的焓的绝对值,而 是相对于合成它的单质的相对焓。
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 )。
标准摩尔燃烧焓
标准摩尔燃烧焓
标准摩尔燃烧焓是指一摩尔物质在标准状况下完全燃烧时的反应焓变。
用符号ΔcHm表示,其中下标“c”表示燃烧(combustion),其单位为kJ/mol(又作kJ·mol-1)。
如标准状况下,甲烷完全燃烧时的反应式如下:
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)ΔH= −891kJ/mol 此反应的反应热为-891 kJ/mol,因此甲烷的标准摩尔燃烧焓为-891 kJ/mol。
燃烧焓数值均为负值,一般会用热量计来量测。
注意:
1.一摩尔物质必须是一摩尔可燃物。
2.完全燃烧是指物质中的C变成为CO2(g),H变成为H2O(l),N变成为N2(g),S变成SO2(g),Cl变成HCl(水溶液),Si变为SiO2(s)。
例如:
H2S(g)+1/2O2(g)===H20(l)+S↓; △cHθm1,由于生成的S没有燃烧完全,所以这个反应的△cHθm1不能作为H2S的燃烧热,当H2S(g)+3/2O2(g)===H20(l)+SO2(g);△cHθm2,这时水的状态为稳定的液态,而也生成稳定的SO2(g),所以这时的△cHθm2就是H2S的燃烧热。
另外,对于水来说,1mol可燃物完全燃烧必须生成液态水时放出的热量才能称为燃烧热,气态水不可以。
环丙烷燃烧焓-概述说明以及解释
环丙烷燃烧焓-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对整个文章的主题进行简要介绍,并说明为什么研究环丙烷的燃烧焓是很重要的。
概述部分内容:引言部分是一篇长文的重要组成部分。
在本文中,我们将探讨环丙烷燃烧焓的相关概念、计算方法及其在实际应用中的意义。
环丙烷是一种重要的有机化合物,在工业生产和日常生活中广泛应用。
了解环丙烷的燃烧焓有助于我们深入了解其结构和性质,以及燃烧过程中能量转化的基本原理。
燃烧焓是指物质在燃烧过程中释放或吸收的能量。
对于环丙烷这样的燃料,燃烧焓的计算非常重要,它可以帮助我们了解环丙烷在不同条件下燃烧所释放的能量大小。
同时,燃烧焓也与环丙烷在工业生产中的高效利用以及环境保护等方面密切相关。
本文的结构如下:首先我们将介绍环丙烷的结构与性质,包括其化学式、分子结构以及物理性质等方面的内容。
接着,我们将详细讨论燃烧焓的定义与意义,解释为什么研究环丙烷的燃烧焓对我们具有重要的意义。
最后,我们将介绍环丙烷燃烧焓的计算方法以及在实际应用中的一些案例,以便读者更好地理解其实际应用价值。
通过本文的研究,我们有望深入了解环丙烷燃烧焓的基本概念和计算方法,并进一步认识到其在实际应用中的重要性。
希望本文的内容能够为相关领域的学者和科研人员提供一些有价值的参考和启发。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括以下内容:文章结构部分是为了给读者提供对整篇文章内容的概览和组织方式的介绍。
首先,在文章结构部分,我们将着重介绍本文的整体架构和各个章节的主题。
这有助于读者更好地理解整篇文章的逻辑结构和主题线索。
文章按照以下几个主要章节组织:1. 引言:在引言部分,我们将介绍环丙烷燃烧焓的研究背景和意义,以及本文的目的和研究结构。
这将为读者提供一个对环丙烷燃烧焓的整体认识,并明确本文的研究目标。
2. 正文:正文部分将详细介绍环丙烷的结构与性质,并阐述燃烧焓的定义和意义。
在环丙烷的结构与性质部分,我们将探讨环丙烷的分子结构、物理性质和化学性质,以便为后续研究提供基础。
氧气的标准摩尔燃烧焓
氧气的标准摩尔燃烧焓氧气是我们生活中不可或缺的气体之一,它不仅是维持生命所必需的气体,也是许多工业生产过程中的必要原料。
在化学反应中,氧气作为氧化剂,能够使许多物质发生燃烧反应,释放出大量的能量。
那么,氧气在燃烧过程中到底会释放多少能量呢?这就需要引入一个重要的物理量——标准摩尔燃烧焓。
标准摩尔燃烧焓是指在标准状态下,1摩尔物质完全燃烧所释放的热量。
标准状态是指温度为298K(25℃),压强为标准大气压(101.325kPa),物质的摩尔浓度为1mol/L。
对于氧气来说,其标准摩尔燃烧焓的计算公式为:ΔH°_c[O_2(g)]= -393.5kJ/mol其中,ΔH°_c[O_2(g)]表示氧气在标准状态下的摩尔燃烧焓,单位为kJ/mol。
这个值的负号表示氧气的燃烧是放热反应,也就是释放出热能。
通过这个公式,我们可以算出1摩尔氧气完全燃烧所释放的热量为393.5kJ。
如果我们知道氧气的摩尔数,就可以用这个公式计算出氧气燃烧所释放的热量。
例如,如果有2摩尔氧气参与燃烧,那么释放的热量就是2×(-393.5)=-787kJ。
需要注意的是,这个公式只适用于氧气在完全燃烧的情况下。
如果燃烧不完全,那么释放的热量会少于理论值。
同时,这个公式也只适用于标准状态下的燃烧,如果燃烧条件不同,计算出来的值也会有所不同。
除了氧气之外,许多物质的燃烧焓也可以用类似的公式来计算。
例如,甲烷的标准摩尔燃烧焓为-890.3kJ/mol,乙醇的标准摩尔燃烧焓为-1367.2kJ/mol。
这些值可以用来计算这些物质在燃烧过程中释放的热量,从而为工业生产和能源利用提供重要的参考。
总之,标准摩尔燃烧焓是一个重要的物理量,它可以用来计算许多物质在燃烧过程中所释放的热量。
对于氧气来说,其标准摩尔燃烧焓为-393.5kJ/mol,这个值可以用来计算氧气在燃烧过程中释放的热量。
在实际应用中,我们需要注意燃烧条件的变化,以及燃烧是否完全的问题,从而保证计算结果的准确性。
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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11-2班
姓名:王彤学号11402010228
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0.8~1.0g,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,将弹内洗净,擦干。
分别将引燃丝两端固定在氧弹内两电极柱上,药片置于不锈钢坩埚中,使引燃丝接触药片表面,盖上氧弹盖并拧紧。
⑷打开氧气瓶阀门,调节减压阀,使压力达到1~2MPa。
将氧弹置于充氧器底座上,使进气口对准充氧器的出气口。
充氧至充氧器压力表值约为1.0MPa,用放气阀将氧弹中的氧气放出,然后再次充氧约1 MPa,浸入水中检查是否漏气,确认密封良好后进行下一步实验。
⑸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。
量取低于室温的3000ml 自来水倒入内桶中,,将贝克曼温度计的传感器竖直插入量热计盖上的孔中,其末端应处于氧弹高度的1/2处。
插好点火插头,装好搅拌器,打开控制箱的电源开关,按下“搅拌”键。
搅拌内桶水。
仪表开始显示内桶水温。
⑹约5min~6min后,系统温度达到恒定时,开始初期温度读数,每隔30s读数一次。
当读第10次时,将开关旋至点火档,仍每隔30s读一次主期温度读数,直至两次温差小于0.005℃时,再继续读温10次,读数精确到0.005℃。
⑺停止搅拌,取出温度计传感器,拔掉引火导线,取出氧弹并擦于其外壳,放掉氧气,打开氧弹盖,检查燃烧是否完全。
若内有积碳,则说明此实验失败,需重做。
若无积碳,则说明实验成功。
取出为烧完的点火丝,测量其长度。
⑻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、萘的恒熔燃烧热值测定
称取0.6g左右的萘,实验步骤同上。
五、数据记录与处理
室温:17.3℃大气压力:101.72KPa
⑴苯甲酸的实验数据
样品质量:0.5877g 引燃丝初始长度:15.0cm
⑵萘的实验数据
样品质量:0.5625g 引燃丝初始长度:15.0cm 剩余引燃丝长度:8.0cm
苯甲酸燃烧前后所得的一系列水温和时间关系图
由图可得T A=15.533℃T C=17.005℃∴△T=1.472k ∵C7H6O2(s)+7.5O2 (g)= 7CO2(g)+3H2O(l)
Qv= Qp-△n·R·T=(-3226700)-(-0.5)*8.314*285.27= -3225.51kJ/mol Q V,B= Qv/M=(-3225500)/122= -26.438kJ/g
∵L=15.0-6.0=9.0cm 且m苯甲酸=0.5877g
∵Q l= -6.699J·cm-1
∵m B Q V,B+L Q l+K△T=0
∴K= -( m B Q V,B + L Q l)/ ΔT= -[0.5877*(-26438)+9.0*(-6.699)]/1.472=10.59kJ/K
萘燃烧前后所得的一系列水温和时间关系图
由图可得T A=18.506℃T C=16.998℃
∴△T=1.507K
∵L=15.0-8.0=7.0cm 且m萘=0.5625g
∵Q l= -6.699J·cm-1 且K=16.61kJ/K
∵m B Q V,B+L Q l+K△T=0
∴Q V,B= -( L Q l +KΔT)/ m B= -[7.0*(-6.699)+16610*1.507 /0.5625= -44.42 kJ/g
∴Qv= Q V,B*M= -44.42*128= -5685..3kJ/mol
∵C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)
=-5685333.8+8.314*290.45*(-2)=-5690.2KJ/mol
萘的标准摩尔燃烧焓ΔC H m= -5153.9KJ/mol,实验的相对误差为:
|[-5690.2-( -5153.9)]/(-5153.9)*100%|=10.4%
六、结果与讨论
1、实验操作基本正确,实验误差为10.4%,说明此次试验有一定的误差的,造成误差的原因有:
a试剂如果不纯,就会影响实验结果的测定
b在校正雷诺温度时,看图读数会有误差
c引燃丝不是直的,导致测量长度时读数会有所偏差
2、用氧弹量热计测定燃烧焓时,要尽可能在接近绝热的条件下进行,但我们的实验中不可能完全接近绝热。