物化实验-燃烧热的测定.docx

实验2 燃烧热的测定姓名：邓晖；学号：011986；班级：材03班；同组实验人员：覃兆童实验日期：-4-14；提交报告日期：-4-27；带实验的助教姓名：陈双龙1 引言（简要的实验目的/原理）1.1实验目的1 熟悉弹式量热计的原理、构造及使用措施2 明确恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及互相关系3 掌握温差测量的实验原理和技术4 学会用雷诺图解法校正温度变化值1.2 实验原理在指定温度及一定压力下，1mol物质完全燃烧时的定压反映热，称为该物质在此温度下的摩尔燃烧热，记作△cHm一般，完全燃烧是指C→CO2（g），H2→H2O（l），S→SO2（g），而N、卤素、银等元素变为游离状态由于在上述条件下△H＝Qp，因此△cHm也就是该物质燃烧反映的等压热效应Qp在实际测量中，燃烧反映在恒容条件下进行（如在弹式量热计中进行），这样直接测得的是反映的恒容热效应Qv（即燃烧反映的△cUm）若反映系统中的气体均为抱负气体，根据热力学推导，Qp和Qv的关系为 （1） 式中：T——反映温度，K；△n ——反映前后产物与反映物中气体的物质的量之差；R——摩尔气体常数。

通过实验测得Qv值，根据上式就可计算出Qp，即燃烧热的值测量热效应的仪器称作量热计量热计的种类诸多一般测量燃烧热用弹式量热计本实验所用量热计和氧弹构造如图2-2-1和图2-2-2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步，还对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、搅拌器和水便近似构成一种绝热体系弹式量热计的基本原理是能量守恒定律样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹自身及周边的介质和量热计有关附件的温度升高测量介质在燃烧前后的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热 （2）式中：m——为待测物的质量，kg ；——为待测物的摩尔质量，kg·mol-1 ；——仪器常数，kJ·℃－1 ；——样品燃烧前后量热计温度的变化值；，——分别为棉线和点火丝的恒容燃烧热（－16736和－3243kJ·kg），——分别为棉线和点火丝的质量，kg先燃烧已知燃烧热的物质（如苯甲酸），标定仪器常数K，再燃烧未知物质，便可由上式计算出未知物的恒容摩尔燃烧热，再根据（1）式计算出摩尔燃烧热2 实验操作 2.1 实验用品、仪器型号及测试装置示意图 2.1.1 实验用品弹式量热计1套；ml容量瓶1个；1000ml容量瓶1个；水盆1个（容量不小于3000ml）；电脑一台（用于采集数据）；压片机、镍丝、棉线、万用表、分析天平、剪刀、氧气瓶及减压阀公用。

萘（AR）；苯甲酸（AR） 2.1.2 仪器型号SR-1数显热量计控制器；氮氧式热量计 2.1.3 测试装置示意图（如图2-2-1及图2-2-3） 2.2 实验条件（实验温度、湿度、压力等）室温、常压 2.3 实验操作环节及措施要点实验操作环节措施要点1．仪器常数的测定①样品准备取合适长度镍丝和棉线各一根,分别在分析天平上精确称量在台秤上称量0.8g左右的苯甲酸，在压片机上压成片状，取出药片并轻轻去掉粘附在药片上的粉末，用称好的棉线捆绑在药片上，固定好将镍丝穿入棉线，在分析天平上精确称量将苯甲酸片上的镍丝固定在氧弹的两根电极上，如图2-2-3，用万用表检查与否通路确认通路后旋紧弹盖，通入1.0MPa氧气，然后将氧弹放入内水桶，接上点火电极②仪器准备打开量热计电源，开动搅拌，将温度传感器置于外水套中，观测温度显示待温度稳定后，记下温度用水盆接取自来水（不小于3000ml），将温度传感器放入水盆中，不断搅动，通过加入凉水或热水调节水温，使温度低于外水套0.8-0.9℃左右精确量取3000ml，倒入内桶③燃烧测量盖上桶盖，将温度传感器插入内桶，开动搅拌打开计算机选择数据采集，单击计算机界面中开始。

观测温度显示，当温度没有变化，走过一段平稳的基线后(２分钟左右)，按下点火键，如果点火成功，过半分钟左右温度应升高温度不再升高后，继续记录一段水平线，再将铂电阻温度计探头放入外水套中，直到温度没有变化（温度曲线为水平状），单击完毕，并命名存盘停止搅拌，取出氧弹，放出燃烧废气，打开盖子，观测燃烧与否完全，取出剩余镍丝精确称量（去掉有熔融小球）取出并擦净氧弹，小心取下搅拌放好，将内水套桶中的水倒入水盆中，擦净水桶2．未知物测量取0.6g左右的萘，同上述操作措施1、 样品要适量，太多太少都会导致误差2、 棉线要绑牢样片，否则操作过程中容易脱落3、 注意检查氧弹内各个部件及点火丝，不要使电极两端短路，保证电流通过点火丝4、 氧弹充气过程中，人员应站在侧面，一只手要始终抓住充气阀，以免意外状况下弹盖或阀门向上冲出，发生危险5、 在环节2中用水盆调节水温，水温调好后应迅速量取，不要放置时间过长，以免水温变化过大6、 对棉线和镍丝的量取不能过少也不能过多，应当适量3 成果与讨论3.1 实验数据解决3.1.1 实验室电脑数据解决措施选择并双击物理化学实验，选择并双击燃烧焓测定，输入镍丝、棉线、剩余镍丝、总质量及原则只样品和被测样品的摩尔质量，点击打开，选择并打开文献，交替移动光标1和2到点火前一段平稳的基线位置，点击线性拟合1，交替移动光标1和2到完全燃烧后温度不变的位置（水平线位置），点击线性拟合2，交替移动光标移动到外套水温曲线位置，点击线性拟合3，移动光标，将绿色光标放在拟和曲线３与升温曲线的交点上，蓝色光标放在升温曲线上的任何位置，点击计算△H；如果线性拟合交点不抱负，点击刷新，移动光标重新拟合。

拟定后，点击提交，峰高值就会显示出来两条曲线都解决完毕后，点击计算解决，就可以得到被测样品的燃烧焓值这样做是由于使内水桶完全绝热是很困难的，总会有内外水套之间的热互换为了校正这部分热损失，需在升温曲线上找出与外水套温度相等的点，过此点作垂线与曲线的两条始末阶段直线的外延线相交于两点，此二点之间的距离即为校正后的△h值3.1.2 实验室计算机解决成果苯甲酸被测样品萘镍丝0.0261g镍丝0.0250g棉线0.0129g棉线0.0092g制片后总重0.8755g制片后总重0.6629g反映后镍丝质量0.0185g反映后镍丝质量0.0222g外桶温度21.636℃外桶温度21.847℃M1122.12M2128.17曲线峰高134.6237曲线峰高151.5822被测物质燃烧焓=5095.4729kJ/mol3.1.3 其她数据项目数值（单位）棉线燃烧内能变-16736 镍丝燃烧内能变-3243 苯甲酸燃烧内能变-26487 苯甲酸在298.2K时的燃烧热Qp＝－3226.9kJ·mol－1 3.2运用公式计算的数据、成果3.2.1 用origin软件拟合如下图图1 苯甲酸电势随时间变化图图2 萘的电势随时间变化图由图1和图2可以看出：苯甲酸曲线峰高132.61mV，萘曲线峰高152.60mV。

3.2.2计算数据（1）先由苯甲酸曲线峰高计算仪器常数K，将实验数据带入公式： 懂得如下数据：苯甲酸总质量m=0.8365g，Mr=122.12g，QP=-3226.9kJ/mol，m棉线= 0.0129g， m镍丝（燃烧部分）=0.0076g；由公式：且化学反映式：QV=-3226.0- (-0.5)*8.314*298.2/1000=-3225.7 kJ/mol进一步计算得到K=-168.43J/mv电位差（2）由K计算萘的燃烧热懂得如下数据：m=0.6287g，Mr=128.17g，m棉线= 0.0092g,m镍丝（燃烧部分）=0.0028g；得到 QV=-5206.6kJ反映方程式为： C10 H8 (s) + 12 O2 (g) = 10 CO2 (g) + 4 H2 O(l) ， =-5211.5kJ/mol 3.3讨论分析（1）萘摩尔燃烧焓的文献值为-5153.9 kJ/mol（298.15K，101325Pa）：采用计算机软件进行数据解决得到的成果为-5095.4729kJ/mol，相对偏差为1.13%；运用公式计算得到的成果为-5211.5kJ/mol，相对偏差为1.12%。

可见计算成果较精确2）误差分析：本实验中测量环节较多，易引起误差；但觉得操作时误差来源的核心，如燃烧未完全，内桶未完全绝热，调节水温后因放置时间太久而又引起温差等等3）数据拟合：此实验中选用线段拟合非常的核心，由于在其她条件不变的状况下，任意变化一种点的位置，所得的直线差别很大，最后所算的的燃烧热差别则将进一步扩大，因此选用合适的线段拟合非常核心4）点火常浮现问题，若点火未成功，一般有如下几种因素： 进一步弹体内部的电极和氧弹壁接触短路； 连接燃烧丝的电炉断了，应用万用表检查； 弹内氧气局限性，应取出氧弹检查；样品脱落，未燃烧成功5）实验成功的核心一方面是水温的调节，要使水的温度低于外水套温度约0.6℃左右，但水加入仪器中之后会有一定地升高，因而在调节水温的时候应当使水的温度低于外水套温度约0.6-0.7℃左右，温度调节的比较精确是这次实验比较成功的重要因素另一种重要因素是棉线的选用棉线的引入是导致误差的重要因素，因此应当选用少量棉线，以满足固定药片的规定即可，质量过大的棉线和镍丝则在反映中不能被忽视，也会影响实验成果实验中还忽视了温度对恒温热容的影响应当说这些是实验自身的系统误差，但在实验过程中必须尽量减少误差。

这次测定燃烧焓误差容许在10%以内，实验成果还是比较令人满意的4 结论（1）通过用已知物质苯甲酸测量，对仪器常数进行标定，测得待测物质萘的燃烧焓为-5211.5kJ/mol2）通过这个实验，特别对雷诺图解法有了更进一步的理解，对数据的解决有了更好的掌握等 5 参照文献[1] 北京大学化学院物理化学实验教学组．物理化学实验．北京：北京大学出版社，．44～45.[2] 清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验.北京：清华大学出版社，1991:26-37.[3] 复旦大学等．物理化学实验．北京：高等教育出版社，1992．43～47.6 附录6.1 思考题1.本实验中如何考虑系统与环境？系统与环境通过哪些途径进行热互换？这些热互换对成果影响如何？如何校正？答：本实验的研究系统是量热器内筒，环境为内筒之外的空间系统可选为内水桶本身及其内部装的水、氧弹式量热器以及其中的所有药物设备、外加内水桶配套的搅拌器等设备；环境则是外水槽及其内部装的水通过热辐射、热传导进行热互换，损失一部分热量，也许引起实验成果偏低我们是通过雷诺图解法校正的2.使用氧气应注意那些问题？答：避免明火,充气时应将气阀与充气口充足锁紧，要缓慢加压，避免阀门因压力过大而弹起。

加气时要注意听声音，等待气体的声音完全消失后，为了保险起见，要再等5-10s再停止加气放气时小心喷出气流冲伤面部3.搅拌过快或过慢有何影响？答：过慢不利于反映热扩散，体系内温度不均，影响温。