物化实验报告：燃烧热的测定_苯甲酸_萘..doc

1 华南师范大学实验报告课程名称物理化学实验实验项目燃烧热的测定【实验目的】①明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。②掌握量热技术的基本原理,学会测定奈的燃烧热。③了解氧弹卡计主要部件的作用,掌握氧弹量热计的实验技术。④学会雷诺图解法校正温度改变值。【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(Ov), 恒容燃烧热这个过程的内能变化( ΔU) 。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(ΔH)。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: ?cHm=Qp=Qv+Δn RT(1) 本实验采用氧弹式量热计测量蔗糖的燃烧热。测量的基本原理是将一定量待测物质样品在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使卡计本身及氧弹周围介质(本实验用水)的温度升高。氧弹是一个特制的不锈钢容器( 如图) 为了保证化妆品在若完全燃烧, 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。但是,热量的散失仍然无法完全避免,这可以是同于环境向量热计辐射进热量而使其温度升高, 也可以是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计的温度降低。因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量,而必须经过作图法进行校正。放出热( 样品+ 点火丝) =吸收热( 水、氧弹、量热计、温度计) 量热原理—能量守恒定律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 T1、T2 ,则此样品的恒容摩尔燃烧热为:n TTCQ mV)( 12,???(2) 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/ oC) 。上述公式是最理想、最简单的情况。 2 图1 氧弹量热计构造示意图图 2 氧弹构造示意图 1 、氧弹 1 -厚壁圆筒; 2 -弹盖 2 、内水桶(量热容器) 3 -螺帽; 4 -进气孔 3 、电极 4 、温度计 5 -排气孔; 6 -电极 5 、搅拌器 6 、恒温外套 8 -电极(也是进气管) 但是, 由于(1): 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。(2) 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,等式( 2 )左边必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去就如等式( 3):ΔT 点火丝,CQmnQ mV???点火丝(3) 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- J/g, ?T 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?T 。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,如图 2-1-3 ,这种情况下?T 仍可以按同法校正之。 3 【实验仪器与药品】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 ℃温度计( 一支) ;万用电表(一个) ;扳手(一把); 药品: 萘( A .R) ;苯甲酸( 或燃烧热专用) ;铁丝( 10cm 长); 【实验步骤】一、量热计常数 K 的测定。