实验一-燃烧热测定

实验一-燃烧热测定-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

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Ⅱ 基本实验

2.1 热力学部分

实验一 燃烧热测定

1 目的要求

(1) 学会用氧弹热量计测定有机物燃烧热的方法。 (2)

明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别。 (3)

掌握用雷诺法和公式法校正温差的两种方法。 (4) 掌握压片技术，熟悉高压钢瓶的使用方法。学会用精密电子温差测量仪测定温度的改变值。

2 基本原理

有机物的燃烧焓0m c H 是指1摩尔的有机物在 p 0 时完全燃烧所放出的热量，

通常称燃烧热。燃烧产物指定该化合物中 C 变为CO 2 (g )，H 变为H 2O(l )，S 变为SO 2 (g )，N 变为N 2 (g )，Cl 变为HCl(aq )，金属都成为游离状态。

燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外，还可用来求算化合物的生成热、化学反应的 反应热和键能等。

量热方法是热力学的一个基本实验方法。热量有 Q p 和 Q v 之 分。用氧弹热量计测得的是恒容燃烧热Q v ；从手册上查到的燃烧热数值都是在298.15K ，10

1.325 kPa 条件下，即标准摩尔燃烧焓，属于恒压燃烧热Q p 。由热力学第一定律

可知，在不做其它功的条件下， Q v =△U；Q p =△H。若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理，则它们之间存在以下关系：

△H = △U+△(PV)

Q p= Q v+△nRT

式中，△n为反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差；R为气体常数；T 为反应的热力学温度（量热计的外桶温度，环境温度）。

在本实验中，设有m克物质在氧弹中燃烧，可使W克水及量热器本身由T1升高到T2，令C代表量热器的热容，Q v为该有机物的恒容摩尔燃烧热，则：

｜Q v｜= (C+W)(T2 - T1)·M / m

式中，M为该有机物的摩尔质量。

该有机物的燃烧热则为：

△c H m = △r H m= Q p= Q v+△nRT

= -M (C+W)(T2 - T1) / m+△nRT

由上式，我们可先用已知燃烧热值的苯甲酸，求出量热体系的总热容量(C+W)后，再用相同方法对其它物质进行测定，测出温升△T=T2 - T1，代入上式，即可求得其燃烧热。

3 仪器试剂

氧弹热量计1套；容量瓶(1000mL，500mL)各

氧气钢瓶1个；苯甲酸(分析纯)

氧气减压阀1个；萘(分析纯)

万用电表1个；直尺 1把

压片机1台；剪刀 1把

引燃专用丝

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4 实验步骤

说明：氧弹热量计有不同型号，使用方法不完全相同。具体型号在教师指导下，根据仪器说明书先了解使用方法。一般步骤如下：

(1)测定热量计的水当量(即总热容量)

①压片

用电子台秤预称取0.9g～1.1g的苯甲酸，在压片机上压成圆片。样片压得太紧，点火时不易全部燃烧；压得太松，样品容易脱落。将压片制成的样品放在干净的滤纸上，小心除掉有污染和易脱落部分，然后在电子分析天平上精确称量。

②装氧弹

a 截取20 cm的镍铬燃烧丝，在直径约3mm的玻璃棒上，将其中段绕成螺旋形5圈～6圈。

b 将氧弹盖取下放在专用的弹头座上，用滤纸擦净电极及不锈钢坩埚。先放好坩埚，然后用镊子将样品放在坩埚正中央。将准备好的燃烧丝两端固定在电极上，并将螺旋部分紧贴在样品的上表面，然后小心旋紧氧弹盖。用万用表检查两电极间的电阻值，一般不应大于20Ω。

③充氧气（在教师指导下进行）

检查氧气钢瓶上的减压阀，逆时针旋转使其处于松开状态(松开即是关闭减压阀)，再打开（逆时针）氧气钢瓶上的总开关。然后轻轻拧紧减压阀螺杆(拧紧

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即是打开减压阀)，使氧气缓慢进入氧弹内。待减压阀上的减压表压力指到

1.8MPa～

2.0MPa之间时停止，使氧弹和钢瓶之间的气路断开。充气完毕关闭（顺时针）氧气钢瓶总开关，并拧松压阀螺杆。

④安装热量计：热量计包括外筒、搅拌马达、内筒和控制面板等。

先放好内筒，调整好搅拌，注意不要碰壁。将氧弹放在内筒正中央，接好点火插头，加入3000mL水。安装完毕。再次用万用表检查电路是否畅通。

⑤数据测量：打开搅拌，待温度基本稳定后开始记录数据，整个数据记

录分为三个阶段：

a 初期：这是样品燃烧以前的阶段。在这一阶段观测和记录周围环境和量热

体系在试验开始温度下的热交换关系。每隔1分钟读取温度1次，共读取6次。

b 主期：从点火开始至传热平衡称为主期。

在读取初期最末1次数值的同时，按下点火开关即进入主期。此时每0 .5min 读取温度1次，直到温度不再上升而开始下降的第1次温度为止。

c 末期：这一阶段的目的与初期相同，是观察在试验后期的热交换关系。此阶段仍是每0.5min读取温度1次，直至温度停止下降为止(约共读取10次)。若外桶温度高于内桶温度，则温度会一直上升。

停止观测温度后，从热量计中取出氧弹，缓缓旋开放气阀，在5min左右放尽气体，拧开并取下氧弹盖，氧弹中如有烟黑或未燃尽的试样残余，试验失

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败，应重做。实验结束，用干布将氧弹内外表面和弹盖擦净，最好用热风将弹盖及零件吹干或风干。

(2)萘的燃烧热的测定：称取0.8g～1g 萘，用同样的方法进行测定。

5 数据处理

(1) 用雷诺法校正温差。具体方法为：将燃烧前后观察所得的一系列水温和时间关系作图，得一曲线，如图2.1.1所示。

1 外桶温度低于内桶温度

2 外桶温度高于内桶温度

图2.1.1 雷诺法校正温差

在图图2.1.1 1中，H点意味着燃烧开始，热传入介质；D点为观察到的最高温度值；从相当于室温的J点作水平线交曲线与I，过I点作垂线ab，再将FH线和GD线延长并交ab线于A、C两点，其间的温度差值即为经过校正的△T。图中2.1.1A A′为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间△t1内，由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温，故应予扣除。CC′为由室温升到最高点D这一段时间△t2

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