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1、燃烧热的测定一. 实验目的及要求1. 明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。2. 了解氧弹式量热计的原理，构造及使用方法，用氧弹式量热计测定萘、蔗糖的燃烧热，掌握 有关热化学实验的一般知识和测量技术。3. 明确所测温差值为什么要进行雷诺图解法校正并掌握该掌握有关热化学实验的一般知识 和测量技术,校正方法。二. 实验原理1摩尔物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。所谓完全氧化是指 C-CO2g,H厂H2Ol,SfSO2g,而N、Ag、卤素等元素变为游离状态。如在25C苯甲酸的 燃烧热为一3226.8KJ/molC H COOH固+ 70气一7CO气+ 3H 0液6 5222燃
2、烧热可在恒容或恒压情况下测定。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下,恒容燃烧热Q =AU,恒压燃烧热Q =AHO在氧弹式量热计中测得燃烧热为Q ,而一般热化学计vpv算用的值Q ,这两者可通过下式进行换算：pQ =Q +AnRTpv式中An为反应前后生成物和反应物中气体的摩尔数之差；R为摩尔气体常数；T为反应温 度K。在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量的样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全 燃烧，放出的热量传给水及仪器，引起温度上升。若已知水量为W克,仪器的水当量W量 热计每升高1C所需的热量。而燃烧前、后的温度为t和t。则m克物质的燃烧热0nQ=CW+Wtt2n 0若水的比热为1C
3、=1,摩尔质量为M的物质，其摩尔燃烧热为：Q=M/mW+Wt tn 0水当量W的求法是用已知燃烧热的物质如本实验用苯甲酸放在量热计中燃烧，测其4始、末温度按3式求W。一般因每次的水量相同,W+W可作为一个定值W来处理。 故Q=M/m由公式：Q =Q +A1RTpv-3226.8= Q0.5x8.314x283.4/1000vQ=3226.8+0.5x8.314x283.4/1000v=3225.6KJ/mol3. 求萘和蔗糖的燃烧热(1).萘的燃烧热M128.18Q =x W xAT =x (-14.55)x 1.764 =5296.0 KJ/molv Am0.6212Q =Q +AiRT=5
4、296.0 2x8.314x 283.4/1000 = 5300.7 KJ/mol pvQ 标准= -5157 KJ/molp标准-5157 + 5300.7相对误差=x 100% = 2.79%(2).蔗糖的燃烧热M 一342 30Q =x W xAT =x (14.55) x 1.330 =5773.6 KJ/molv Am1.1473Q=Q+ nRT=-5773.6 KJ/molpvQ =-5645 KJ/molp标准-5645 + 5773.6相对误差=x 100% = 2.28%- 5645七思考题1. 在这实验中,哪些是体系,哪些是环境？实验过程中有无热热交换？热交换对实验结果有
5、何影响？ 解答：体系：内筒以及其中的水、氧弹。环境：内筒以外的一切。由于环境与体系没有绝热, 两者只要存在温差就可能存在热交换。视体系温度相对于环境温度得高低,会使所测的燃烧 热偏小或偏大。实验中采用雷诺图解法进行校正。2. 加入内筒中水的水温为什么要选择比外筒水温低？低多少合适？为什么？ 解答：因为体系与环境之间的热交换是不可能避免的,所以开始加入内筒水的水温应比环境 低,即比外筒水温低,这样热就从环境传递到体系；当样品燃烧以后,体系温度比环境高,热就 从体系传递到环境。这样就可以使得由于体系与环境之间的热交换引起的误差减小到最少 为了尽量让两个过程中传递的热量相等而抵消,内筒水被调低的温度
6、应是样品燃烧前后温差 的一半。本实验中AT在1.5K左右，所以温度选择低O.91K。3. 实验中,哪些因素容易造成误差？如果要提高实验的准确度应从哪几方面考虑？ 解答：造成误差因素：(1) .样品的预处理条件。(2) .燃烧是否充分，由于压片不好或充氧不足造成样品没有完全燃烧，将会带来极大 的误差。.水温的选择影响内外筒之间的热量传递。.内筒中水量是否准确。(5) .燃烧丝的燃烧热。(6) .工业氧气中含氮杂质的氧化带来的热效应。 为了提高实验的准确度，可以：1. 待测样品需干燥，受潮样品不易燃烧且称量有误。称量要尽量准确。2. 适当多充一些氧气，使样品充分燃烧。且实验后应检查是否燃烧充分，并
7、决定是否 需要重做。.水温应尽量选择比环境温度低2 AT ,使热传递抵消。.每次做完实验后内筒中的水要倒尽，且加水时要严格定容。5. 可以测定燃烧丝燃烧前后失重的量，用以校正它带来的误差。(6).用蒸馏水洗涤氧弹内壁，并用NaOH滴定,通过计算可校正氧气中杂质带来的误差。 八讨论1燃烧热是指lmol物质完全燃烧时的热效应,是热化学中重要的基本数据。燃烧热广 泛地应用在各种热化学计算中，许多物质的燃烧热和反应热已经测定。测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器，在热化学、生物化学以及某些工业部门中 用得很多。目前国产氧弹式量热计有环境恒温型和绝热型两类。前者设备简单，但需进行温差校正， 后者不
8、需校正，较精确，但价格昂贵。2. 对其他热效应的测量如溶解热，中和热，化学反应热等可用普通杜瓦瓶作为量热计。 对于放热过程也是用已知热效应的反应物先求出量热计的水当量,然后对未知热效应的反应 进行测定。对于吸热反应可用电热补偿法直接求出反应热效应。3. 本实验是将可燃性物质,在与外界隔离的体系中燃烧,从体系温度的升高值及体系的 热容计算燃烧热。这就要求体系和外界热量的交换很小,并能够进行校正。为此,仪器要有较 好的绝热性能。体系与环境间交换能量的途径有热传导、辐射对流、蒸发和机械搅拌等。体 系与外界隔以空气层防止热传导；量热计的外套内通水,并与体系温度接近,以控制环境温度 恒定；内筒下方用塑料
9、垫脚架起,上方有胶木板盖,以减少对流和蒸发；搅拌棒使热量分布均 匀；搅拌棒上端以绝热棒与马达相连,不会传导热；体系内部各元件抛光或镀银,以减少热辐 射。在点火前和实验末期,体系与环境间温度差变化不大,交换能量较稳定。反应期温度变化 大,体系与环境温度随时改变,并且交换着一定的热量,常用雷诺作图法,校正温度改变值。本 实验所做的雷诺校正图中都没有出现最高点,说明量热计绝热情况良好,热漏小,但由于搅拌 不断引进少量能量,使燃烧后最高点不出现。4. 实验中需要注意的事项：1) 待测样品需干燥,受潮的样品不易燃烧而且称量时会带来误差。2) 压片时,燃烧丝不要缠绕在一起,否则会短路、烧断；压片不能压得太紧,太紧会压 断燃烧丝或点火后不能燃烧。但在压蔗糖片时,因为其颗粒较大、松散,需要用较 大力气才能压片成功。燃烧丝需压在片子内,不要浮在片子表面。3) 把样品固定在氧弹弹头上时,要注意燃烧丝不要交缠,以防短路。并注意前后测量 三次电阻值。4) 调节水温时,不要把温度探头当成搅拌棒使用。要边倾加冷/热水,边搅拌,防止加 入过量。每次更换样品时,都需要重新调节内筒水温。5) 如实验时氧气压力较高,不需要排空气的步骤,但一定要充氧充分,保证完全燃烧。
