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《物化实验1燃烧焓的测定1讲义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实验一燃烧热的测定一、实验目的1.用氧弹式量热计测定蔡的燃烧热。2.明确燃烧热的含义，了解恒压燃烧热和恒容燃烧热的差别及相互关系。3.了解氧弹量热计的原理及构造，掌握其操作技巧。4.了解雷诺校正的基木原理，明确所测温差为什么要进行雷诺图法的校正。二、实验原理根据热化学的定义，lnwl物质完全燃烧时的反应热称作燃烧热。所谓“完全燃烧",是指反应物中的各元素经过燃烧反应后生成最稳定的氧化物，如C->CO2（g）,H2->H2O（I）,S->SO2（g）,而N、卤索、银等元索变为游离状态。苯甲酸的燃烧反应为：C6H5COOH（固）+7.5
2、02（气）=7CO2（气）+3H2O（液）蔡的燃烧反应为:CioH8（固）+1202（气）==10CO2（气）+4H2O（液）测定燃烧热可以在等容条件下，亦可以在等压条件下进行。由热力学第一定律可知，在不做非体积功的情况下，0?等于体系内能变化4U©等于焙变若把参加反应的气体视为理想气体，等压燃烧热（0）与等容燃烧热（0Q之间的关系为：△H=AU+A（pV）（1）Qp=Q,+M£T（2）Q严Q"心工叫RT⑶式中,为该反应前后气体物质的物质的量变化,厂为反应的绝对温度。为绻为反应前后气体物质化学计量数的代数和；为反应进度变，0或0/
3、为反应进度为时的反应热，测量热效应的仪器称作量热计，量热计的种类很多，本实验所用氧弹式量热计是一种环境恒温式的量热计。燃烧反应在氧弹中进行，氧弹是一个特制的耐高压不锈钢容器（如图1・4所示），内壁采用高抛光，以减少热辐射。实验过程外筒中装满水并保持恒温，内筒中装入足量水，外筒和内筒之间以空气隔热。这样,内筒连同其屮的氧弹、热电偶、控制器和水便近似构成了一个绝热体系。氧弹式量热计的设计原理是能量守恒定律。在绝热条件下，样品完全燃烧放出的能量使量热体系(量热计本身及周围介质)温度升高，测量出介质燃烧丽后温度的变化及体系的热容量C,就口J
4、以求算该样品的恒容燃烧热，其关系如下：Q=-CT(4)式屮负号是指系统放岀热量，放热时系统内能降低，C、厂均为正值。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：如燃烧丝的燃烧，氧弹内N2和02化合并溶于水中形成硝酸等都会引起系统温度变化，因此在量热计与环境没冇热交换的情况下，热平衡的关系式如下：+=—(W・c+K)M(5)式屮，Qr.被测样品的恒容燃烧热(Ig1);a为被测物质的质量(g)；b为燃烧了的燃烧丝的质量(g);q为燃烧丝的燃烧热(J-g1);5.98为空气中的氮氧化为硝酸的生成热，其值为・5.98kJ・moP
5、,当用0.1000mol-L'1的氢氧化钠滴定生成的硝酸时，每毫升碱反应产生的热量相当于-5.98J；m为滴定硝酸所消耗的0.1000molL-1的氢氧化钠的体积(mL)；W为水重(g)；c为水的比热容(J・g"K)K为氧弹、水桶、温度计、搅拌器的总热容(J-K-1)；AT为燃烧反应前后的真实温差。木实验忽略酸的形成，则有：a•Qv十b•q=-(W•c+(6)若在试验过程中，内筒每次的用水量保持一定，把(6)式中的常数合并，即令：C=Wc+K贝aQy+bq=_C、T(7)恒温式量热计采用相对测量方法，即先用标准物质(常用高纯度的苯甲
6、酸，等容燃烧热0y=2646OJg1)标定量热计常数C,然后再测定待测物质的燃烧热。为了保证样品燃烧完全，氧弹中必须充足高压氧气。因此要求氧弹密封、耐高压、耐腐蚀。同时，粉末样品必须压成片状，以免冲气时冲散样品使燃烧不完全，而引起实验误差。虽然如此，热漏还是无法避免，因此燃烧前后温度变化的测量值必须经过雷诺作图法校正。称适量待测物质，使燃烧后水温升高1.5-2.0V，预先调节水温低于坏境温度0.5-1.0°C,然后将燃烧前后历次观察的水温对吋间作图，连成FHID折线，见图l-lo曲图1・1口J见，在FH期，因为环境温度高于系统反应前
7、的温度，环境向系统传递热量，加上搅拌热使系统温度随吋间而升高；DG为反应完成后，由于系统温度高于环境温度，体系向环境漏热，故温度随时间而降低。这两种效应也综合的反应在HD期。校止的方法如K：图中H相当于开始燃烧Z点Ti，D为观察到的最高温度读数点T2,在(T
8、+T2)/2温度处作一平行线JI交折线于I,过I点作垂线ab,然后将FH线和GD线外延交ab于A、C两点。A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高图中AA，为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间内,由环境辐射和搅拌引进的能量而造成量热计温度的升高，必须扣除。CC为温度由室温升高
9、到最高点D这一段时间At?内量热计向环境辐射出能量而造成量热计温度的降低，因此需要添加上。由此可见，AC两点的温度差较客观地表示了由于样詁燃烧促使温度计升高的数值。冇时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进能量使得
