燃烧热的测量 燃烧热的测量 Determination of Combustion Heat 一、实验目的一、实验目的 1、掌握氧弹量热计的使用方法 2、学习燃烧热测量的基本原理及方法 二、实验原理 二、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，对燃烧产物有明确的规定列如，有机化合物中的碳 氧化成一氧化碳不能认为是完全氧化，只有氧化成二氧化碳才可认为是完全氧化 量热法是热力学的一个基本实验方法在恒容或恒压条件下，可以分别测得恒容燃烧热 Qv 和恒压燃烧热 Qp由热力学第一定律可知，Qv 等于体系内能变化△U；Qp 等于焓变△H若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理，则它们之间存在以下热力学关系式： △H=△U+△nRT 或 Qp=Qv+△nRT 式中，△n 为反应前后反应物和生成物中气体的物质的量之差；R 为气体常数；T 为反应时的热力学温度 量热计种类很多，一般有等温型、热流型、绝热型等，燃烧热的测定是将可燃物、氧化剂及其容器与周围环境隔离，测定燃烧前后体系的温度升高值△T，再根据体系的热容 C，可燃物的质量 m，计算每克物质的燃烧热 Q。
一摩尔物质完全氧化时所释放出的热量称为该物质的燃烧热它是热化学中的重要数据一般化学反应的热效应、往往因为反应太慢、反应不完全、不能直接测定或不能测定而一些有机化合物、它们的燃烧热都可以准确测量因此由所测燃烧热数据，通过盖斯定律来计算化学反应的热效应 将一定量的物质放在充氧的氧弹中， 使其完全燃烧 放出的热量用一定体积的水去吸收从水温的升高及物质的热容，可计算此燃烧反应的热效应 Q’v= —CVΔT= —（w+w’）SΔT 式中：CV—物质总热容 wˊ—量热器热容（亦称水当量） w —量热器中盛入的水重 S—水比热 Δt（ΔT）—水温升高的度数 Q’v—g克物质燃烧所放出的热量 若待测物质的分子量为M，则一摩尔该物质的燃烧热为QV TS) 'WW(gM m/g'V VΔ+−==一般所用的燃烧热是恒压燃烧热Qp，Qp可通过下式用QV算出： 1Qp=ΔH=QV+（nj—ni）RT 其中，nj：反应后气体摩尔数 ni：反应前气体摩尔数 R：气体常数 T：热力学温度 利用一定量的已知燃烧热的标准物质在氧弹中完全燃烧，从理论上计算出量热器热容再把一定量待测物放在氧弹中燃烧测出量热计中水温的升高值， 代入公式即可求得待测物的燃烧热QV 三、仪器、药品三、仪器、药品 氧弹量热计 1 套 普通温度计 1 支 氧气瓶附气压表 1 套 停表 1 块 燃烧丝压片机 1 台 25ml 碱式滴定管 1 支 滴定台 1 支 10 毫升移液管 1 支 250 毫升烧杯 1 个 苯甲酸、萘、0.1 毫米（直径）铁丝、0.1N 标准氢氧化钠、酚酞指示剂。
四、 实验步骤实验步骤 测定氧弹量热计热容： 1、压片： 量取直径为 0.1 毫米的纯铁丝， 准确称量至 0.1 毫克 将金属丝扭成 e 形小环使环向上放在压模底部， 丝的两端从模底凹模中引出 用天平称经放有硫酸的干燥皿衡重的苯甲酸约1 克倒入压模中，扭紧螺杆，使倒入的苯甲酸压制成片退松螺杆，抽去模底托板，再继续向下压，样品即从模底推出仔细检查有无沾污用小刀刮净后，准确称其重量 2、装置氧弹： 将氧弹（图 14-2）放在专用的凳架上，拧开螺帽，擦净电极及氧弹内壁将压片放在弹内石英坩埚中，为避免破裂可用酸洗石棉将坩埚垫充，压片放在石棉上面小心将样品片两端燃烧丝固定在接线柱 A、B 上注意勿使铁丝与坩埚相接触吸取 10 毫升蒸馏水放入弹内盖上和拧紧弹盖旋开进气管螺丝与高压铜线管和氧气钢瓶的氧表相联接，缓缓启开氧气瓶的阀门，并同时打开氧表阀门和氧弹放气管，以排除弹内空气，关好放气管，利用氧表的减压阀的调节，使氧表上的压力读数为 20—25 大气压，关闭氧气钢瓶阀门，取下铜线管氧弹充气完毕将氧弹浸入水中观察是否漏气，如氧弹确已密合用万用表测试弹盖上方两2电极是否为通路，若线路不通应放出氧气，重新结紧燃烧丝；若为通路，将氧弹放入内筒。
插上点火电极的电线，盖上盖板，放好温度计，接上电源 (4) 实验操作： 开动搅拌马达， 用调速器将搅拌调到合适的速度 搅拌数分钟后， 每分钟读取温度一次连续读五次，读完第五次读数时，立即按上点火器上的电键 1—2 秒钟，使铁丝通电，引起弹内片子燃烧这时柏克曼温度计的汞柱迅速上升如果这时温度若不显著上升，表示铁丝从联杆上脱落，或点火设备发生故障，应检查重新装置点火后每隔 15 秒钟记录温度一次，准确度应 0.01℃如每半分钟上升温度小于 0.1℃时记录准确度应在 0.001℃直到温度回降或平稳后，每隔 1 分钟读一次，连续 5 次停止搅拌，取出氧弹，放回弹凳缓缓开启出气阀，放出残余气体，然后旋出弹盖，如有铁丝尚未烧毁，则取出铁丝，用稀盐酸浸洗一下，再用蒸馏水洗净，吹干，称量最后用蒸馏水数豪升淋洗坩埚及氧弹内壁，以洗下气体中氮的氧化物与水化合而成的硝酸，把淋洗液倒入烧杯中，按常规用 NaOH 标准液滴定，1 毫升0.1N NaOH 溶液相当于 1.43 卡的热 萘的燃烧热测定： 把氧弹内壁和坩埚揩拭干净，按上述实验操作测定待测物（萘）燃烧后的温度升高值 五、结果处理结果处理 实验记录可按下列表格的项目设计，并最后加上表头。
（1）氧弹量热计热容测定： 表 3-1 氧弹量热计热容测定实验记录的各参量 苯 甲 酸 重 克水 温 ℃ 燃 烧 丝 重 克室 温 ℃ 蒸 馏 水 毫升 时 间 温 度 （2）萘燃烧热测定： 表 3-2 萘燃烧热测定实验记录的各参量 苯 甲 酸 重 克水 温 ℃ 燃 烧 丝 重 克室 温 ℃ 蒸 馏 水 毫升 3时 间 温 度 （3） 根据实验数据计算量热器热容 w'，已知苯甲酸的燃烧热 6329 卡/克，燃烧丝燃烧热 1600 卡/克，硝酸生成热为每毫升 0.1N NaOH 溶液相当于 1.43 卡（放热） ，若苯甲酸重为 g 克，铁丝重为 g'克，消耗 0.1N NaOH 溶液毫升数 V，量热器中加入水重 W，水的比热为S=1，ΔT 为水温度升高的度数 WTSV43. 1' g1600g6329'W−Δ++=由所求出的水量计算萘的燃烧热QvQv= —M／g（w+w'）SΔT 由于 Qp=Qv+ΔnRT，可由 Qv 计算 Qp。
六、思考题 六、思考题 1．量热计中哪些部分是系统？哪些部分是环境？系统和环境通过哪些途径进行热交换？ 2．固体样品为什么要压成片状？ 3．如何用萘的燃烧热数据来计算萘的标准生成热？ 4．讨论影响燃烧热测定准确的因素 七、文献值七、文献值 恒压燃烧热 kcal/mol kJ/mol J/g 测定条件 苯甲酸 -771.24 -3226.9 -26410 pӨ,20℃ 萘 -1231.8 -5153.8 -40205 pӨ,25℃ 4。