1、抽出模底的托板,再继续向下压,使模底和样品一起脱落,然后在分析天平上准确称重。分别准确称量记录好数据,即可供燃烧热测定用。 (2)装置氧弹、充氧气:拧开氧弹盖,将氧弹内壁擦净,特别是电极下端的不锈钢接线柱更应擦十净,将点火丝的两端分别绑紧在氧弹中的两根电极上,选紧氧弹盖,用万用表欧姆档检查两电极是否通路,使用高压钢瓶时必须严格遵守操作规则。将氧弹放在充氧仪台架上,拉动板乎充入氧气。(3)燃烧温度的测定:将充好氧气后,再用万用表检查两电极间是否通路,若通路将氧弹放入量热计内简。用量筒称3L自来水,倒入水桶内,装好搅拌轴,盖好盖子,将贝克曼温度计探头插入水中,此时用普通温度计读出水外筒水温和水桶内
2、的水温。接好电极,盖上盖了,打开搅拌开关。待温度温度稳定上升后,每个半分钟读取贝克曼温度计一次,连续记录5min,得到燃烧前的温度,此刻按下点火键,仍然半分钟读数记录一次,直到温度升到最高点开始下降后仍然记录5min作为燃烧结束后期温度,方可停止实验。2、萘燃烧热QV的测定(1)称取约0.6g的萘两份,同上实验操作进行两次,求平均值(2)最后倒去自来水,擦干铜水桶待下次实验用五、数据处理文献值】恒压燃烧热 kcal/mol kJ/mol J/g测定条件 苯甲酸 -771.24 -3226.9 -26460p,25 萘 -1231.8 -5153.8 -40205Cp,m(H2Ol) 75.30
3、 J/molKCp,m(CO2g) 37.135 J/molKCp,m(O2g) 29.36 J/molKCp,m(萘s) 142.2 J/molK1、用图解法求出苯甲酸燃烧引起卡计温度变化的差值T,计算卡计的热容C。(1)苯甲酸燃烧实验前称重/g实验后称重/g苯甲酸+铁丝0.818点火丝0.0100.006苯甲酸的燃烧温度时间表(每半分钟记录一次)时间(t)/ min温差()/K温度T()时间(t)/min12.41425.914183.68327.18322.41725.917193.71527.2153203.73927.23942.41525.915213.75827.25852.41
4、225.912223.77027.27062.41125.911233.78027.28072.40825.908243.78827.28882.40525.905253.79227.2929263.79627.296102.40225.902273.80127.301112.41625.916283.80027.300122.61426.11429132.97326.47330143.25226.75231153.43726.93732163.55727.057333.79927.299173.63127.13134苯甲酸的温度校正图由图交点可知,T=27.2814084-25.897083
5、5=1.384324,计算卡计的热容C:-n Qv m Q点火丝=C(T2-T1)代入数据,C=15463.47J/K(2)第一次萘燃烧奈+点铁丝0.5860.0110.009萘的燃烧温度时间表(每半分钟记录一次)0.40224.1021.91425.6140.40624.1061.94225.6420.4041.96425.6640.40324.1031.97925.6791.99025.6900.40124.1012.00025.7000.39824.0982.00625.7060.39524.0952.01225.7122.01625.7160.44524.1452.01925.7190
6、.70524.4052.01725.7171.03624.7362.01825.7181.35325.0531.58225.2822.02025.7201.72725.4272.02225.7221.81225.5122.02325.7231.87425.574萘的温度校正由图交点可知,T=25.7059152 24.0898078=1.61611,计算萘的Qv,-nQv - mQ点火丝=C(T2-T1),代入数据QV=-5573946.156/molQP=QV+nRT 代入数据 QP=-5578878.852J/mol(2)第二次萘燃烧萘+点铁丝0.624燃烧丝0.0143.67827.17
7、84.84528.3454.88928.3894.92828.4283.68027.1804.95628.4563.68127.1814.98328.4835.00328.5035.02128.521 3.6785.03528.5353.67927.1795.21228.7123.67727.1775.27628.7763.68827.1885.27528.7753.73027.2305.27428.7743.82027.3203.98427.4845.27228.772 4.16327.663355.26828.7684.33827.838365.26428.7644.48827.98837
8、5.25928.7594.60628.106385.25728.7574.70428.204395.25428.7544.78228.282405.249该实验数据存在较大误差,舍去。实验测得,萘的摩尔燃烧热为QP=-5578878.852J/mol(296.65K),查阅文献可知萘的标准摩尔燃烧热为 5153900J/mol(298.15K)。根据基尔霍夫定律:Cp,m10Cp,m(CO2,g)4Cp,m(H2O,l)Cp,m(萘,s)12Cp,m(O2,g)178.03 J/molKcHm(T=298.15K)=cHm(T=296.65K)+CpT= 5579145.897J/mol相对误
9、差%=(-5579145.897+5153900)/5153900=8.25%六、实验注意事项1. 压片时应将燃烧丝压入片内。2. 氧弹充完氧后一定要检查确信其不漏气,并用万用表检查两极间是否通路。3. 将氧弹放入量热仪前,一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。点火结束后,应立即将其关上,点火后注意观察电流表读数,确保点火成功。4. 氧弹充氧的操作过程中,人应站在侧面,以免意外情况下弹盖或阀门向上冲出,发生危险。5.绝热式氧弹量热计既可测量固态可燃物的燃烧热,也可测量液态可燃物的燃烧热。高沸点液态油类,可直接置于燃烧皿中,用棉线等引燃测定。对于低沸点可燃物,应先将其密封,以免挥发。本实验
10、用聚乙烯塑料袋封装,也可用小玻璃泡封装,再将小玻泡置于引燃物上,将其烧裂引燃测定。6.每次燃烧结束后,一定要擦干氧弹内部的水,否则会影响实验结果。每次整个实验做完后,不仅要擦干氧弹内部的水,氧弹外部也要擦干,已防生锈。7.若系统的绝热性能不好时,在雷诺校正图上可能会出现CD段斜率为负,这主要是由于系统内热量的散失所导致。七、思考题1、什么是燃烧热?它在化学计算中有何应用?在101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热单位为kJ/mol。反应热中H为负,则为放热反应;为正,则为吸热反应,燃烧热为反应热的一种,其H为负值含相同碳原子数的烷烃异构体中,
11、直链烷烃的燃烧热最大,支链越多燃烧热越小。2、什么是卡计和水的热当量?如何测得? 卡计和水当量就是量热仪内筒水温每升高一度所吸收的热量(即量热计的热容量)。单位是 :焦耳/度 测法:用已知燃烧焓的物质(如本实验用的苯甲酸),放在量热计中燃烧,测量其始、末温度,经雷诺校正后,按下式:即可求出3、测量燃烧热两个关键要求是什么?如何保证达到这两个要求?答:实验关键:点火成功、试样完全燃烧是实验成败关键,可以考虑以下几项技术措施:试样应进行磨细、烘干、干燥器恒重等前处理,潮湿样品不易燃烧且有误差。压片紧实度:一般硬到表面有较细密的光洁度,棱角无粗粒,使能燃烧又不至于引起爆炸性燃烧残剩黑糊等状。点火丝与
12、电极接触电阻要尽可能小,注意电极松动和铁丝碰杯短路问题。充足氧(2MPa)并保证氧弹不漏氧,保证充分燃烧。燃烧不完全,还时常形成灰白相间如散棉絮状。注意点火前才将二电极插上氧弹再按点火钮,否则因仪器未设互锁功能,极易发生(按搅拌钮或置0时)误点火,样品先已燃烧的事故。(4)实验测量到的温度差值为何要经过雷诺作图法校正,还有哪些误差来源会影响测量的结果?实际上,热量计与周围环境的热交换无法完全避免,它对温度测量值的影响可用雷诺温度校正图校正。还可能带来误差的可能有:实验过程中的系统误差;可能与当天的温度和气压有关;样品可能受潮使称量时产生误差;样品可能中可能含有杂质八、实验结果讨论与分析1、实验
13、要保证样品充分燃烧确保充分燃烧可以采取一下措施:(1).试样应进行磨细、烘干、干燥器恒重等前处理,潮湿样品不易燃烧且有误差。(2).点火丝与电极接触电阻要尽可能小,注意电极松动和铁丝碰杯短路问题。(3).充足氧并保证氧弹不漏氧,保证充分燃烧。燃烧不完全,还时常形成灰白相间如散棉絮状。(4).注意点火前才将二电极插上氧弹再按点火钮,否则因仪器未设互锁功能,极易发生(按搅拌钮或置0时)误点火,样品先已燃烧的事故。2、实验中,系统是氧弹和水桶,环境是恒温夹套,系统和环境之间存在热交换,量热系统与环境间有热辐射,这样会对热系统的温度变化值产生影响,因而实验需要雷诺法对实验温度进行校正。在用雷诺图校正中
14、,由图可见,在燃烧结束阶段,温度并非保持稳定,而是小幅度上升这可以看出系统的绝热性能不错,3、实验中对苯甲酸燃烧温度的测量很重要,苯甲酸作为标准物质,根据能量守恒原理,标准物质苯甲酸燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质等吸收,使得测量体系的温度变化,标定出氧弹卡计的热容,每个仪器的热容都有差距,这个计算的结果会代入萘的的燃烧热测量和计算。因而,苯甲酸燃烧采用两次测量取平均值,这样能减小误差。4、在燃烧热测定的实验中,以下这些因素容易造成实验误差:检验多功能控制器数显读数是否稳定。熟习压片和氧弹装样操作,量热计安装注意探头不得碰弯,温度与温差的切换功能键钮,报时及灯闪烁提示功能等。干燥恒重苯甲酸
15、(0.5-0.6g)和萘(0.50.6g)压片,注意紧实度,分析天平称样。量筒量取3000mL水,主要减少水的损失。量取两根10厘米点火丝,中段在原珠笔蕊上绕几圈。燃烧丝缚紧使接触电阻尽可能小。氧弹充氧注意小动作缓缓旋开减压阀5、加入内水桶中的水的水温要比外桶低,因为测量体系与环境之间有热交换,就应该使体系与环境交换的热量为零或者尽可能的小,在实验中,样品点火燃烧后,要让内水桶中的水的水温比桶外低,使水从外桶处获得热量,这样实验结果会更准确。【参考文献】1 何广平.物理化学实验M.北京:化学工业出版社,2007.122 崔献英,柯燕雄,单绍纯.物理化学实验M.合肥:中国科技大学出版社,20003 傅献彩,沈文霞,姚天扬.物理化学M.南京:高等教育出版社,1990
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