燃烧热的测定试验报告

1、燃烧热实验报告一、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。二、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（Q.J,恒容燃烧热这个过程的内能变化（山）。在恒压条 件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热（Q»）,恒压燃烧热等于这个过程的热熔变化 （AK）o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：?cH“ = Qpffl=Q,. + AnRT?（1）?本实验

2、采用氧弹式量热计测量蔡的燃烧热。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。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，而必须经过雷诺矫正作图 法进行校正。放出热（样品+点火丝）=

3、吸收热（水、氧弹、量热计、温度计）量热原理一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：cC2 TJ999999999999999999Q ? ” %式中，Q“为样品的恒容摩尔燃烧热（Jmol-1）； n为样品的摩尔数（mol）； C为 仪器的总热容（JQ或J /uC）o上述公式是

4、最理想、最简单的情况。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，如本实验所用蔡， 必须借助电流引燃点火丝，再引起蔡的燃烧，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）：一"0,” 一加点火丝0点火丝=CAT式中：R1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, ?丁为 校正后的温度升高值。仪器热容的求法是用已知燃烧熔的物质（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

5、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 -仁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

6、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。三、仪器药品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）01009温度计（一支）万用电表（一个）扳手（一把）蔡（A . R）苯甲酸（或燃烧热专用）铁丝（10cm长）四、实验步骤（1）称取约左右的苯甲酸和点火丝质量，记录m苯甲酸和m铁，将称取的苯甲酸和 点火丝一起压片，再将压成的样品称重，记录m样+铁。（2）将样品点火丝

7、分别绑在氧弹卡记的两极上，旋紧氧弹盖，用万用表检查电 路是否通路，充氧气，反复充放3次。（3）将氧弹插上电极，放入水桶内，加入水3000mL,盖上盖子，打开搅拌器， 用温度计测定环境温度To（4）插上贝克曼温度计探头，待温度稳定后，每隔30s读贝克曼温度计一次， 记录10个数据，迅速按下点火键，仍30s读数一次，直到温度出现最高点，此 阶段的温度作为燃烧期间的温度，当温度升到最高点并开始下降后仍每隔30s 记录一次数据，记录10个数据。（5）关闭电源，取下贝克曼温度计，拿出氧弹，放气，旋开氧弹盖，检查样品 燃烧结果。若燃烧安全，称量剩下的铁丝，倒去铜水桶的水并用毛巾擦干。(6) 称取左右蔡，重

8、复(2) - (5)操作。五、注意事项1、为避免腐蚀，必须清洗氧弹。2、点火成败是实验关键，实验前应仔细安装点火丝。点火丝不应与弹体内壁接 触，避免点火后发生短路。3、实验结束后，一定要把未燃烧的铁丝重量从公式中减掉。4、样品压片力度须适中。六、数据处理1. 数据记录、数据整理如下:第一次测量苯甲酸样品点火丝的质量 m铁/g燃烧后剩下 点火丝的质 量m铁i/g燃烧的点火丝质量/g压片质量m压/g苯甲酸1质 量m样/g系统温度/ Ct/min温度/°Ct/min温度厂Ct/min温度/©t / min温度/°c第二次测量苯甲酸样品点火丝的质量g/g燃烧后剩下 点火丝

9、的质燃烧的点火丝质量/g量m铁i/g压片质量m压/g苯甲酸2质 量m样/g系统温度/°ct/min温度/°Ct/min温度厂Ct/min温度/Ct / min温度/°c第一次测量蔡样品点火丝的质量m铁/g燃烧后剩下 点火丝的质 量m铁i/g燃烧的点火丝质量/g压片质量m压/g蔡1质量m样/g系统温度/°ct/min温度/°Ct/min温度厂Ct/ min温度/Ct / min温度/°c第二次测量蔡样品点火丝的质量 m铁/g燃烧后剩下 点火丝的质 量m铁i/g燃烧的点火丝质量/g压片质量m压/g蔡2质量m样/g系统温度/°ct

10、/min温度/°Ct/min温度厂Ct/min温度/©t / min温度/°c2. 数据处理(1) 、计算仪器常数的计算查表可得苯甲酸标准状况下其摩尔燃烧熔为cH二-mol苯甲酸燃烧反应方程式为：C?%) + 7.56(g)3H?O(1) + 7CD?(g)由代二?Ji,二 Q“=Qv.m + AnRT?(1)得苯甲酸标准状况下其恒压摩尔燃烧热为Qv, m = < Hm - nRT = -3226 9 KJ / mol -0.5x &314 丿 /(K mol) x 298.15/Cx 10 KJ / J = -3228.14KJ/?o/如果不考虑温

11、度的变化对标准燃烧热的影响，我们将这次该实验条件下苯甲酸的 恒容燃烧热近似认为恒容摩尔燃烧热。计算仪器常数c厂_ (加苯甲酸0卩苯甲酸)/12212 z7t点火丝Q点火丝 (2)AT式中：Qv为苯甲酸恒容摩尔燃烧热，KJ /mol ；C仪器常数，kJ K"1 ；Ar样品燃烧前后量热计温度的变化值;Qu点火丝为点火丝的恒容燃烧热(一 gT)加点火綾为点火丝的质量，g; 加苯甲酸一为苯甲酸的质量，g。利用雷诺作图法处理结果如下图：图一：苯甲酸1图二：苯甲酸2由图一、二可得苯甲酸燃烧引起卡计温度变化差值分别为ATf K ATf K现将计算C值所需数据及计算结果整理如下：样品温差/ K点火丝

12、质量/g苯甲酸恒容燃烧热KJ / mol点火丝燃烧热KJ/g苯甲酸m E3 用里/gC/KJ/KC平均值KJ/K苯甲酸1苯甲酸2(2) 计算蔡的燃烧热由公式可得，蔡的恒容燃烧热:（CAT 加点火线 Q 点火丝 ）x128.18式中：Q%为蔡恒容摩尔燃烧热，KJ/mol ;K仪器常数，kJL ；或样品燃烧前后量热计温度的变化值；Qv点火続_为点火丝的恒容燃烧热(一g j 加点火丝一为点火丝的质量，g； m蔡为蔡的质量，g利用雷诺作图法处理结果如下图：图三：蔡1图四：蔡2样品/nn差T,/K点火丝质量/g点火丝燃烧热KJfg蔡用量/gCKJ / mol恒容摩尔 燃烧热 KJ / mol平均值KJ

13、/ mol蔡1蔡2(3) 蔡的恒压摩尔燃烧热由(2)可得蔡的恒容摩尔燃烧热故根据燃烧方程式：C8H10(5)+ 10.5O2(g) = 8CO2 (g) + 5H2O(l)可得蔡的燃烧熔：Qp,n = QV.m +RT两次实验其系统温度分别为°C和。c计算后取平均值得蔡在时其摩尔燃烧热为?cHm =Qp.m =一KJ / mol如果不考虑温度的变化对标准燃烧热的影响，我们将这次该实验条件下（）蔡的恒压燃烧热近似认为恒压摩尔燃烧热。七、讨论分析1、实验结果讨论分析（1）实验误差计算查表得，Qp,in （蔡，25 C ）= kJ/mol相对误差二°| Q测虽Qp.m理论值Qp.

14、m理论值X1OO% = 0.325%（2）实验误差来源分析i. 药片质量：压片后称重总质量，通过简单计算得到药片质量。在固定药片至 电极的过程中以及转移的过程中，可能有药片粉末的脱落。此外，考虑到实 验中是徒手操作，手上的油脂等杂物可能粘附在药片上，导致实际燃烧的物 质并不是理论质量的物质，使得测量结果不准确。因此，要药片要压实，且 最好戴着手套操作。ii. 系统绝热效果：系统并不是理想的绝对绝热，可能引入误差。iii. 搅拌器功率较大,搅拌器不断引进的能量引入误差。IV.处理恒容摩尔燃烧热和恒压摩尔燃烧热时，没有找到苯甲酸和蔡的比热，所 以不能算得出时的值，本实验结果是近似处理。2、实验过程

15、等讨论（1）注意事项i. 把苯甲酸在压片机上压成圆片时，压得太紧，点火时不易全部燃烧；压得太 松，样品容易脱落；要压得恰到好处。样品的质量过大或者过小也会造成误 差。ii. 将压片制成的样品放在干净的滤纸上，小心除掉有污染和易脱落部分，然后在分析天平上精确称量。iii. 安装热量计时，插入精密电子温差测量仪上的测温探头，注意既不要和氧 弹接触，又不要和内筒壁接触，使导线从盖孔中出来，接触了对测温造成误差。 防止电极短路，保证电流通过点火线。IV. 氧弹充气不离人，一只手始终抓住充气阀，以免意外情况下弹盖或阀门向外 冲出。V. 热量计的绝热性能应该良好，但如果存在有热漏，漏入的热量造成误差；搅拌

16、 器功率较大,搅拌器不断引进的能量形成误差。(2)实验心得充分体会到计算机程序的强大，数据的原始记录和进一步的处理，若有人工 完成，一方面计算繁琐，另一方面误差较大。而计算机程序则迅速精确的实现数 据的处理，无论对于实验者还是实验质量的提高都相当有益。八、结论?cHm (蔡,)-KJ/mol九、思考题1、实验测量得到的温度差值为何要经过雷诺作图校正，还有那些误差来源 会影响测量结果。答：内水桶不是完全绝热，体系和环境之间的热交换途径有：传导、对流、 辐射、蒸发和机械搅拌。为了校正这部分损失，用雷诺图解法进行校正。其他误 差来源在结果讨论中已讨论。2、什么是卡计和水的热当量？如何测得？答：卡计和水的比热容C就是热当量。本实验