燃烧热的测定实验报告 2013119.docx

华南师范大学实验报告一、实验目的1. 明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热和恒容燃烧热的差别和联系；2. 掌握量热技术的基本原理，学会测定萘的燃烧热；3. 了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握卡计的实验技术；4. 学会用雷诺图解法校正温度变化二、实验原理燃烧热是指 1 摩尔物质完全燃烧时所放出的热量在恒容条件下测得的燃 烧热称为恒容燃烧热（Qv）,恒容燃烧热这个过程的内能变化（AU）在恒压条 件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热（Qp）,恒压燃烧热等于这个过程的热焓变化 （AH）若把参加反应的气体和反应生成的气体作为理想气体处理，则有下列关系式：AcHm = Qp —Qv +AnRT量热反应测量的基本原理为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本实验采用氧弹热量 计为测量仪器氧弹是一个特制的不锈钢容器，为了保证样品完全燃烧，氧弹中 应充以高压氧气（或者其他氧化剂），还必须使燃烧后放出的热量尽可能全部传 递给量热计本身和其中盛放的水，而几乎不与周围环境发生热交换在盛有定水的容器中，样品物质的量为n摩尔，放入密闭氧弹充氧，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（包括内 水桶，氧弹本身、测温器件、搅拌器和水）的总热容为c （通常称为仪器的水当 量，即量热计及水每升高 1K 所需吸收的热量），假设系统与环境之间没有热交换， 燃烧前、后的温度分别为Tl、T2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为:C (T - T)— 2 1—n式中，Qvm为样品的恒容摩尔燃烧热（J・mol-1）； n为样品的摩尔数（mol）；C为仪器的总热容（J・K-1或J / °C）上述公式是最理想、最简单的情况團1氧弾量热计枸造示意團團U氧弹2、内水桶〔量熱容器）认电极 4i温度计氣搅拌器洪恒温外套2氧弾构造示誉團心1-厚壁圆筒,2-弹盖 d —蝮帽；4—进气孔*5-J非气孑Li 6—电极*8 —电极（也是进气管）*但是，由于氧弹量热计不可能完全绝热，热漏在所难免因此，燃烧前后温 度的变化不能直接用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此外多数物质不能自燃，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，必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去 就下式一 nQ 一 m Q = CATV ,m 点火丝点火丝式中：m点火丝为点火丝的质量，Q点火丝为点火丝的燃烧热，为-6694.4 J / g，AT为校正后的温度升高值。

仪器热容的求法是用已知燃烧焓的物质（如本实验用苯甲酸），放在量热计中 燃烧，测其始、末温度，经雷诺校正后，按上式即可求出C雷诺校正：消除体系与环境间存在热交换造成的对体系温度变化的影响方法：将燃烧前后历次观察的贝氏温度计读数对时间作图，联成FHDG线如 图2-1-2图中H相当于开始燃烧之点，D点为观察到最高温度读数点，将H所 对应的温度T1, D所对应的温度T2,计算其平均温度，过T点作横坐标的平行 线，交FHDG线于一点，过该点作横坐标的垂线a,然后将FH线和GD线外延交a 线于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AT图中AA' 表示由环境辐射进来的热量和搅拌引进的能量而造成卡计温度的升高，必须扣除 之CC'表示卡计向环境辐射出热量和搅拌而造成卡计温度的降低，因此，需要 加上，由此可见，AC两点的温度差是客观地表示了由于样品燃烧使卡计温度升 高的数值有时卡计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进热量, 使得燃烧后的最高点不出现，如下方右图，这种情况下T仍可以按同法校正之三、 实验仪器和试剂仪器：外槽恒温式氧弹卡计（一个）；氧气钢瓶（一瓶）；压片机（2台）；数字式贝 克曼温度计（一台）；0〜100°C温度计（一支）；万用电表（一个）；扳手（一把）；试剂：萘（A.R）；苯甲酸（A.R或燃烧热专用）；铁丝（10cm长）；四、 实验步骤1. 氧弹卡计和水的总热容C测定① 样品压片称取苯甲酸约0.8g，准确称取约10cm长的点火丝，压片，将点火丝绑在样 品上，准确称取其质量。

② 装置氧弹，充氧气把盛有苯甲酸片的坩埚放于氧弹内的坩埚架上，连接好点火丝盖好氧弹， 与减压阀相连，充气到弹内压力为10MPa为止③ 燃烧热温度的测定把氧弹放入量热容器中，加入3000ml水插入数显贝克曼温度计的温度探 头接好电路，计时开关指向“半分”，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，每次振动结束读数在第10min读数后按下“点火”开关，同 时将计时开关倒向“半分”，点火指示灯亮加大点火电流使点火指示灯熄灭，样品燃烧灯灭时读取温度温度变化率降为0.05°C ・min-l后，在记录10 个数据，关闭电源先取出贝克曼温度计，再取氧弹，旋松放气口排除废气称 量剩余点火丝质量清洗氧弹内部及坩埚2. 萘的恒容燃烧热的测定取萘0. 5g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五、实验数据与处理1.文献值恒压燃烧热kcal/molkJ/molJ/g测定条件苯甲酸-771.24-3226.9-26410pe,25C萘-1231.8-5153.89-40205pe,25C2.实验原始数据室温：25.00°C点火丝：0.0128g苯甲酸+点火丝（精测）：0.7363g 点火后剩余：0.0093g苯甲酸净含量：0.7235g 点火丝消耗质量：3.5X10-3 g时间/t（30s每 次）温度/T(C)时间/t（30s每 次温度/T(C)时间/t（30s每 次）温度/T(C)125.8271727.9723327.170225.8281826.9723427.169325.8721927.0573527.170425.8262027.0813627.170525.8252127.1003727.170625.8252227.1173827.169725.8222327.1293927.169825.8212427.1394027.167925.8192527.1474127.1661025.8192627.1534227.1641125.8862727,1574327.1631226.0692827.1614427.1621326.3732927.1634527.1621426.6333027.1654627.1611526.7923127.1674727.1591626.8873227.1684827.158点火丝：0.0107g萘+点火丝（精测）：0.5289g 点火后剩余：0.0089g萘净含量：0.5182g点火丝消耗质量：1.8X10-3g时间/t（30s每 次）温度/T(C)时间/t（30s每 次温度/T(C)时间/t（30s每 次）温度/T(C)126.4321327.1872527.865226.4241427.4162627.868326.4171527.5722727.871426.4001627.6562827.870526.4061727.7252927.870626.3991827.7643027.870726.3951927.7973127.169826.3912027.8223227.166926.3872127.8373327.1661026.3842227.8473427.1651126.4222327.856351226.7712427.861362. 雷诺校正图（萘）雷诺温度校正图时间/30sT=27.125°CF点对应的温度为：27.884C E1点对应的温度为：26.367C所以△ T=1.517C（苯甲酸）雷诺温度校正图时间/30sT=26.4945°CF点对应的温度为：27.194C E1点对应的温度为：25.815C所以△ T=1.379C3. 计算卡计热容C苯甲酸的燃烧反应方程式为：何十学2@）1 皿2@）十3足0（7）= 4忑二 腕"9当室温为25.0C 时苯甲酸的燃烧焓为：厶月皿（25.0C）=-3226.9 kJ/mol .••苯甲酸的恒容摩尔燃烧热为：QV 二△cUm=^cHm- RT^BVB（g）= -3226.9 — 8.314x298.15x（7—7.5） x10-3=-3225.66 kJ/mol・.・-nQ -m Q = CATV, m 点火丝点火丝・•・苯甲酸燃烧的数据处理：QV 点火丝m 点火丝=-6694.4x10-3x3.5x10-3 =-0.02343 kJ-nQv, m - Q 丝• m 丝0.7237122.12x (-3225.66) - (-0.02343)AT1.379= 13.879 kJ/°C4. 萘的恒容摩尔燃烧热 QV，m， 根据公式：nQV=-CAT -QV •mV V 点火线 点火线萘燃烧的数据处理：QV •m = -6694.4x10-3x1.8x10-3 =-0.01205 kJV 点火丝 点火丝QV =(-C^T -QV •m ) /nV，m V 点火线 点火线=－5210.789kJ/mol-13.879 x 1.517 - 0.012050.5182 128.185. 萘的恒压摩尔燃烧热Qp, m (即AcHm) 萘燃烧的化学方程式为：C H (s)+ 12O (g)T 10CO (g)+ 4H O(l) 工 v (g) = -2,10 8 2 2 2 BB・・・25.0C时荼的燃烧焓为：△cHm(26.0C)=4Um + RT^BVB(g)=－5210.789＋8.314x298.15x(－2)x10-3=－5215.747 kJ/mol相对误差：A= 1-5215・747二I53®1 x 100%=1.2%6.将萘AcHm (298.15K)与文献比较5153.9六、实验结果与讨论1. 实验误差来源分析实验求得萘的燃烧热 QP, 与文献值的误差为 1.2%(小于 3%),实验结果较为 准确。

产生误差的原因除了仪器误差之外,主要还有以下几个方面：① 使用雷诺图解法时，要做切线，切线分别表示正常温度上升和量热系统温 度降低，切线拟合的结果对AT的影响很大，此次实验结果很大程度上取决于这 一步数据处理② 荼为易挥发性物质，压片称量后应该迅速放入氧弹中，以免因挥发而损失 过多的质量，给实验带来误差，使实验结果。