物理化学-燃烧热的测定

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1、物理化学——燃烧热的测定1.实验目的一、掌握燃烧热的定义，了解恒压燃烧热和恒容燃烧热的差别及相互关系；二、熟悉热量计中主要部件的原理和作用，掌握氧弹热量计的实验技术；三、用氧弹热量计测定苯甲酸和萘的燃烧热；四、学会用雷诺法校正温度改变值。2.实验原理根据热化学的定义，1mol物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。所谓完全氧化，是指燃烧生成最稳定产物，如C完全氧化的最终产物是CO2，H是H2O，S是SO2，N是N2。燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外，还可以用于求算化合物的生成热、键能等。量热法是热力学的一种基本实验方法。由恒容或恒压条件下可以分别测得

2、恒容燃烧热QV和恒压燃烧热QP。由热力学第一定律可知，QV和QP之间具有如下关系：HU()PV(1)QQ()PV(2)pV若反应出现气体（视为理想气体）出现，则有：HUnRT(3)HUnRT(4)以上各式中，ΔH为过程的焓变化，ΔU为过程的内能变化；P、V、T分别为反应体系的压力，体积和热力学温度；Δn为反应前后反应物与生成物中气体物质的量之差，R为气体常数。量热的仪器称为量热计或卡计，其种类很多。本实验用氧弹式卡热计测量萘的恒容燃烧热，再用式（3）计算出恒压燃烧热。氧弹式卡热计的装置如图1。其基本原理是能量守恒

3、定律。样品完全燃烧后所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质和热量计有关附件的温度升高，则测量介质在燃烧前后体系温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。其关系式如下：W''Q(-VCK）Tqmqm（5）V水M式中：M为待测物质的分子量；W为样品重；V为介质水的体积；ρ为介质水的密度；C为介质水的比热；K为卡计的水当量，即卡计本身的热容量；q为点火丝的燃烧值（铁丝-1为-6694J·g），即单位长度或质量点火线完全燃烧所放出的热；m为点火丝的质量；ｑ＇为-1棉线的燃烧热值（-16.7kJg）；ｍ＇为棉线的重量；ΔT为由贝克曼温度计测出并经

4、过雷诺图校正过的强度变化值。虽然卡计有良好的绝热设计，但实验过程中体系与环境间的热交换是难免的，加之搅拌器也可给体系带入能量，因此直接测的的温度需经过雷诺图外推校正，其原理如下。将实验中历次测得介质水温度对时间作图，连成FHDG曲线，见图2和图3。图中H相当于开始燃烧之点（不考虑卡计的滞后现象），D相当于燃烧终结之点，过HD段的中点J作T轴的平行线，分别交FA段和CD段的外推延长线于A点和C点，A、C亮点对应的温度之差即为欲求的ΔT。卡计绝热较差时如图2，其中AA＇段表示搅拌带入的能量而使温度升高，应扣除，CC＇段表示向环境漏失的能量，应补入。卡计

5、绝热较好的如图3，其中AA＇段和CC＇段均示搅拌带入的能量而使温度升高应予扣除。总之，AC段所对应的差值较准确地反应了实际的温度变化。图2雷诺温度校正图图3绝热良好情况下的雷诺温度校正图3.实验仪器及试剂氧弹式卡计一套；氧气钢瓶（带减压器）一个；点火控制器一台；点火丝；贝克曼温度计一支；苯甲酸（量热基准试剂）；萘（AR）；分析天平。图1绝热式量热计构造简图1-弹体2-坩埚3-火焰挡板1-氧弹2-贝克曼温度计3-内筒4-弹盖5-排气孔6、9-电极4-放大镜5-恒温水夹套6-水夹套7-进气孔8-透气阀10-点火丝温度计7-搅拌电机8、9-搅拌器4.实验

6、步骤1、测定卡计水当量K①样品压片（省略）用分析天平称取0.5g左右的苯甲酸，装入清洁干燥机模内，徐徐旋进手柄，直到压紧。取出压好的样品片，轻轻抖去附着的松散粉末，并做必要的加工，以便拴紧点火丝，然后在分析天平上准确称重。②装样并充氧气拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢丝更应该擦干净。小心将样品放入坩埚内。准确称取一定长度的引燃铁丝和15cm左右长的棉线。将燃烧铁丝两端分别固定在氧弹内两根电极上，用棉线连接样品和引燃铁丝。用万用表检查确认电极通路后，旋紧氧弹盖。旋紧排气管阀门，在指导老师监督下向内缓慢充进10个大气压的纯氧。充氧具

7、体方法为：调节压力表，是总压表在100大气压左右，是分压表在10大气压作用。将氧气表头的导管的氧弹的进气管接通，打开排气管阀，压下开关，待氧气把氧弹内的空气排出后，旋紧排气管阀，充气约30s放松开关即可。③燃烧和测量温度将充好氧气的氧弹再用万用电表检查点火电极是否通路。倘若不通，务必先旋松排气管阀门缓慢放掉内充氧气后，才能打开氧弹检查点火丝故障。倘若氧弹充气后点火电极仍通路，则将氧弹小心放入卡计的镀铬内筒中，在准确量取2400mL自来水，沿筒壁缓慢倾入，注意不能漫过氧弹顶端的点火电极）。然后将调好的贝克曼温度计插入水中，装好搅拌器，再将点火控制器的

8、两根引线分别接于氧弹的点火电极上，盖严卡计的绝热盖。打开总电源，开动搅拌器即开始计时，每隔1min读一次数据（记录10个）