大学物理化学实验---燃烧热的测定实验报告

一 目的要求一 目的要求 1 用数字式氧弹热量计测定样品的燃烧热 2 明确燃烧热的定义 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别 3 了解热量计中主要部分的作用 掌握数字式氧弹热量计的 实验技术 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 量热法是热力学的一个基本实验方法 在恒温或恒压条件下 可 以分别测得恒容燃烧热 Qv和恒压热容 QP 由热力学第一定律可知 Qv等于体系内能 U 变化 等于其焓变 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 关系 H U PV 1 QP QV nRT 2 氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律 样品完全燃烧所释放的 能量使得氧弹本身及其周围的介质和有关附件的温度升高 测量 介质在燃烧前后温度的变化值 就可以求算该样品的恒容燃烧热 关系式如下 式中 W样和 M 分别为样品的质量和摩尔质量 QV为样品的恒容燃 烧热 l 和 Ql是引燃用铁丝的长度和单位长度燃烧热 W水和 C水 是以水为测量介质时 水的质量和比热容 C计称为热量计的水当 量 即除水之外 热量计升高 1 所需要的热量 T 为样品燃烧 前后水温的变化值 实际上 热量计于周围环境的热交换无法完 全避免 它对温差测量值的影响可用雷诺温度校正图校正 TCCWQlQ M W lv 计水水 样 实验仪器图 氧弹结构图 三三 仪器与试剂仪器与试剂 仪器 HR 15 型氧弹卡计 ZDW 1A 精密数字温差测量仪 电脑 试剂 点火丝 剪刀 直尺 镊子 烧杯 大容量瓶 氧气钢瓶 氧气减压阀 立式自动充氧器 正丁醇 四 实验步骤四 实验步骤 1 仪器准备 开启 ZDW 1A 精密数字温差测量仪的电源开关 温度探头放入热 量计外桶内 开启计算机电源 进入 Windows 操作系统 大烧杯 中盛约 800ml 自来水 并放入 3 块冰块 2 样品准备 剪取 10cm 长的点火丝 将其两端放入氧弹弹盖上的点火电极的 槽缝内 滑下电极上方的套圈 将点火丝固定 将燃烧皿放在电子天平的托盘上 关闭天平门 待天平读数稳定 后 按下 ON 键 天平读数复零 小心地往燃烧皿中滴入约 0 7 克样品 关闭天平门 精确读取样品重量 记录 将装有样品的燃烧皿放入点火电极的铁圈内 用镊子整理点火丝 的形状 使点火丝的中间部分浸入样品中 将弹盖放在弹体上 旋紧 在教师的指导下 向氧弹内充入 2 Mpa 的氧气约 2 分钟 小心地将氧弹放入热量计的内桶内 将先前预备的冷水注入 2000ml 容量瓶中 再加自来水至刻度 另一 1000ml 容量瓶 也加自来水至刻度 将此 3000ml 自来水注 入热量计的内桶 插上点火电源的插头 盖上热量计的胶木盖 按下 HR 15 热量计通用电控箱的电源开关 指示灯亮 按下 搅拌 按钮 开始搅拌 3 测量 点击电脑 开始 程序 热量计 进入热量计主菜单 选择 发热量测定 点击 确定 进入发热量测定菜单 输 入样品的重量 质量 其余各个选项应该为 样品名 Text21 分子量 74 点火热 150J 仪器热容 14600 J 若 无变化 不用修改 阅读菜单右边的说明后再点击 确定 进 入测定窗口 接下来 遵照电脑的提示操作 在测量了 末期 的 6 个数据后 电脑会弹出提示 此时 取出温度探头并记录 热容值 燃烧热 J g 燃烧热 J mol 冷却校正 值 温差 校正 等实验数据 点击 数据存盘 输入文 件名 文件名为实验者姓名的汉语拼音 点击 退出 4 整理工作 关闭搅拌 打开热量计胶木盖 拔下点火电源插头 取出氧弹 排去废气 检查燃烧是否完全 将热量计内桶的水倒去并放回原 处 五 数据记录及其处理五 数据记录及其处理 我组得到的实验数据如下图 t mint minT JT J 116 927 216 928 316 93 416 932 516 933 616 935 6 2517 108 6 517 602 6 7517 867 718 127 7 2518 227 7 518 308 7 7518 366 818 416 8 2518 446 8 518 48 8 7518 502 918 515 9 2518 535 9 518 55 9 7518 561 1018 572 10 2518 583 10 518 592 10 7518 598 1118 604 11 2518 608 11 518 615 11 7518 62 1218 623 12 2518 625 12 518 627 12 7518 628 1318 63 13 2518 63 13 518 631 14 518 632 15 518 631 16 518 631 17 518 632 18 518 632 将数据用 Excel 软件处理后得到折线图如下 16 16 5 17 17 5 18 18 5 19 1 3 5 7 9 11131517192123252729313335373941 系列1 t min T J 经过对图表的分析可知 在点火前 探头检测到的温度变化 不大 而在点火后 温度急速上升 在实验的后期 温度又逐渐 趋于平稳 说明燃烧已基本完成 通过分析 我们知道这次实验 点火是成功的 实验结果具有一定的参考性 通过的数据的分析 我们组测量到的正丁醇的燃烧热为 2496 2KJ mol2496 2KJ mol 而根据查阅资料 我们发现 正丁醇的标准热烧 热为 2673 2KJ mol2673 2KJ mol 据此我们可知 本次实验还是有一定的误差 测量值低于标准值 说明在测量过程中热量有一定的损耗 不过 损耗不大 实验结果在可接受范围之内 通过对实验过程的分析 我认为导致热量损耗的因素主要如 下 1 系统误差 实验仪器气密性不够好 装置的盖子不能完 全盖严实 有一定的空隙 此空隙导致实验过程中热量的散失 2 偶然误差 在将 3000ml 自来水注入热量计的内桶时 没有确保 加入冰块后的自来水温度比外桶温度 室温 低 1 此疏忽导 致实验中热量散失加剧 从而导致燃烧热测量值的偏低 由于从数据分析得知 点火前温度变化不大 即由环境辐射 和搅拌引进的热量所造成的升温不多 所以 不需采用雷诺温度 校正图进行校正 实验结论 通过此次实验 我们了解了热量计中主要部分的作用 掌握 数字式氧弹热量计的实验技术 用数字式氧弹热量计测量了燃烧 热 通过测量 我们得到正丁醇的燃烧热为 2496 2KJ mol 通过 查阅资料 我们发现正丁醇的标准燃烧热为 2673 2KJ mol 实验 结果较接近标准值 通过对实验过程的分析 我们认为误差主要 是由实验仪器气密性不