燃烧热的测定

1. 燃烧热的测定 物理化学实验

2. Ⅰ、目的要求 • 一、 用氧弹热量计测定萘的燃烧热 • 二、明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别 • 三、了解热量计中主要部分的作用，掌握氧弹热量计的实验技术 • 四、学会雷诺图解法校正温度改变值

3. Ⅱ、预习要求 • 一、明确燃烧热的定义，了解燃烧热的意义； • 二、了解氧弹式热量计原理和使用，熟悉温差测定仪 的使用； • 三、明确所测定的温差为什么要进行雷诺图校正； • 四、了解氧气钢瓶的使用和注意事项。

4. Ⅲ、基本原理 • 燃烧热是指1 mol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，恒容反应热QV＝ΔU，恒压反应热Qp＝ΔH。在氧弹式量热计中所测燃烧热为QV，而一般热化学计算用的值为Qp，这两者可通过下式进行换算：Qp＝QV ＋ ΔnRT 　　在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量通过氧弹传给水及仪器，引起温度升高。氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律，测量介质在燃烧前后温度的变化值，则恒容燃烧热为：QV ＝（M/m）· W·(t终－t始) 式中：W为样品燃烧放热使水及仪器每升高1℃所需的热量，称为水当量。 水当量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，测定其始、终态温度。一般来说，对不同样品，只要每次的水量相同，水当量就是定值。

5. 热化学实验常用的量热计有两种： 一种是绝热式氧弹量热仪，装置中有温度控制系统，在实验过程中，环境与实验体系的温度始终相同或始终略低0.3℃，热损失可以降低到极微小程度，可以直接测出初温和最高温度； 另一种为环境恒温量热仪，量热计的最外层是温度恒定的水夹套，实验体系与环境之间有热交换，因此需由温度——时间曲线（即雷诺曲线)校正后进行确定初温和最高温度。 • 我们物理化学实验室所用的量热计是环境恒温式量热计。其实验装置如下图所示。HR—15型恒温式量热仪： 用途：主要用于煤炭、石油、食品、木材、炸药等物质发热量的测定。凡是生产使用可燃物质的企业和大专院校、科研及军工等部门都需要测定可燃物的发热量，以科研实验数据说明可燃物质的主要质量标准。 热容量 约10450 J/℃ （或：水当量W在-14450 J/℃左右） 钢 弹（氧弹） 容 量 300 ml 真 空 度 13.33 Pa 充氧压力 2.942 MPa 耐压性能 9.807 MPa 内 筒 水 容 量 约3.3 升

7. Ⅳ、实验过程 • 一、样品压片；氧弹充足氧；量热计内筒调水温；装好氧弹 • 二、打开燃烧热数据采集程序；待其水温稳定几分钟，点火；若温度明显上升，是点火成功；从微机屏幕上看温度线变化，到温度不再升高，几分钟后即可停止实验。数据记录时间前后约20min。重新调节水温燃烧第二个样品。燃烧第一个样品苯甲酸是为求水当量值；第二个是未知样品。两个样品做完后用数据采集程序处理出结果。

8. Ⅴ、注意事项： • 一、充氧：氧气钢瓶在开总阀之前要把减压阀关好；第一次充氧约5大气压赶空气；第二次充氧10大气压（充氧不足则燃烧不完全）。 二、在放置温度传感器时要小心，不要碰到金属物体！ 三、内筒水温要比外筒水温低0.5-1℃。第二个未知样品要换水,重新调节水温。 四、注意正确应用[温度/温差]切换按钮，置零后别忘了切换回温度显示。 五、实验完毕要把氧气钢瓶总阀关上，排净余气使指针回零后再关好减压阀（若未排净余气，时间长了弹簧表就不准了）

9. Ⅵ、提问思考 • 一、固体样品为什么要压成片状？ • 二、在量热学测定中，还有那些情况可能需要用到雷诺温度校正法？ • 三、如何用萘的燃烧热数据来计算萘的标准生成热？