1 引言 1. 1 实验目 1. 1. 1 熟悉氧弹式量热计的1. 1. 2 明确恒压燃烧热于亨1. 1. 3 掌握温差测量的实验1. 1. 4 学会雷诺图解法校正 1. 2 实验原理 燃烧热是指 1mol 物质完全燃 , 即这个过程的内能变过程的热焓变化。 若把式中: T 为反应温度, K; 常数。 通过实验测出  值,我们采用氧弹式量热计桶连同其中的氧弹、 测温器氧弹式量热计的基本原热及有关附件的温度升高。县燃烧已知燃烧热的物式求出未知物的恒容摩尔燃 2 实验操作 2. 1 实验仪器 1 ----- 氧弹 2 ----- 内水桶(量热容器3 ----- 电极 4 ----- 温度计 5 ----- 搅拌器 6 ----- 恒温外套 1 ----- 厚壁圆筒 2 ----- 弹盖 3 ----- 螺帽 4 ----- 进气孔 5 ----- 排气孔 实验 2 燃烧热的测定 实验日期: 2013‐3‐30 提交报告的原理、 构造及使用方法。 亨榕燃烧热的差别及相互关系。 验原理和技术。 正温度改变值。 燃烧时所放出的热量。 在恒容条件下测得的燃烧变化。 在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃把参加反应的气体和反应生成的气体作为理想气   为反应前后产物与反应物种气体物质的的量之根据上式就可以计算出  值, 即燃烧热的值计测量燃烧热。 外水套恒温, 内水桶与外水套之间器件, 搅拌器和水编辑四构成了一个绝热体系。 原理是能量守恒定律。 样品完全燃烧的能量使得氧测量介质在燃烧前后的变化值, 就可求算该样   ∆  棉线 棉线 点火丝 点火丝 物质(苯甲酸), 标定仪器常数 K, 在燃烧未知物燃烧热, 再由上上式求出摩尔燃烧热。 器) 告日期: 2013‐4‐2 烧热称为恒容燃烧热燃烧热, 即这个气体处理, 有: 之差; R 为摩尔气体。 间以空气隔热。 内水氧弹本身的解质和量品的恒容燃烧热。 质(萘), 便可由上 6 ----- 电极 7 ----- 燃烧皿 8 ----- 电极(也是进气管) 9 ----- 燃烧挡板 2. 3 实验操作步骤及方法要点 2. 3. 1 仪器常数的测定 1) 在台秤上称量 0. 8g 左右的苯甲酸, 在压片机上压成片状, 取出药片并轻轻去掉粘附在样品准备取 8cm 燃烧镍丝一根和 10cm 棉线一根分别在分析天平上准确称量。 药品上的粉末, 用称好的棉线绕在药片上, 将镍丝穿入棉线挂在分析天平上准确称量。 将苯甲酸片上的镍丝紧拴在氧弹的两根电极上。 用万用表检查是否通路, 旋紧弹盖。 通入 1. 0MPa 的氧气。 充气后再检查是否通路与漏气, 然后将氧弹放入内水桶中, 街上点火电极。 2) 仪器准备连好线路后, 将热敏电阻放入外水套, 记录外水桶的温度。 将水盆盛满水, 放入热敏电阻, 调节水温, 使水的温度低于外水套温度约 0. 7 ℃左右。 准确量取此水 3000ml, 倒入内桶中, 盖好桶盖, 保持搅拌器工作。 3) 燃烧测量 盖上桶盖, 将温度传感器插入内桶。 待温度稳定 5 min 后, 点火。 温度迅速上升, 待温度稳定 5 min 后, 取出温度传感器放入外水套中, 待稳定 5 min 后结束。 2. 3. 2 未知物的测定 取 0. 6 g 左右萘重复上述步骤。 3 结果与讨论 3. 1 实验记录 苯甲酸 萘(被测样品) 棉线质量(g) 0. 0099 0. 0110 燃烧前镍丝的质量(g) 0. 0201 0. 0220 燃烧后镍丝的质量(g) 0. 0188 0. 0199 总质量(g) 0. 8205 0. 6468 摩尔质量(g/mol) 122. 1214 128. 18 曲线峰高(mV) 124. 6913 150. 7738 3. 2 数据处理 3. 2. 1 燃烧过程的电压-时间曲线 苯甲酸的电压-时间图 萘的电压-时间图 3. 2. 2 仪器常数的计算 已知棉线燃烧内能变为: -16. 736 kJ/g, 镍丝燃烧内能变为: -3. 243 kJ/g , 苯甲酸燃烧内能变为: -26. 487 kJ/g, h1 = 124. 6913 mV。 把实验数据代入下式      ∆  棉线 棉线 点火丝 点火丝 可得 0. 7905 * (-26. 487) = K * 124. 6913 – (-16. 736) * 0. 0099 - (-3. 243) * 0. 0013 解得 K = -0. 1693 kJ/mV 3. 2. 3 萘的燃烧热的计算 已知 h2 = 150. 7738 mV, 可得 0. 6138 * Q = (-0. 1693) * 150. 7738– (-16. 736) * 0. 0110 - (-3. 243) * 0. 0110 解得萘的等容内能变为 Q = -41. 2421 kJ/g 又由   可得 = -5277. 1795kJ/mol 3. 3 讨论分析 萘的理论燃烧值为 5153. 9 kJ/mol, 这次实验的相对误差为 2. 34%, 还是比较大的。 我觉得原因有以下几点: 1、 得到实验结果后, 我们进对苯甲酸进行了三次现行拟合, 取点时稍微偏移, 拟合出的直线就相差甚远。 这说明取点是否准确对于实验结果有很大的影响。 因此, 数据处理过程中出现的偏差应当是产生误差的主要原因之一。 最终我们选择了较为水平的直线进行计算。 2、 所测得燃烧焓片大, 问题还有可能是出现在称量过程中若实验前称量棉线和镍丝时测量值大于实际值, 或者实验后测量值大于实际值, 均会造成燃烧含偏大。 3、 观察两次的电压-时间图 在测量仪器常数时, 应结束后, 内水桶的温度应当比外水桶要高很多。 也就是说, 如果氧弹和内水桶中的水达到热平衡, 那么所做出的直线至少应是平行于 x 轴的。 考虑外水桶与内水桶的热交换, 那这条直线的斜率还会比零稍小一些。 现在的图像说明我们没有能够让氧弹和内水桶充分达到热平衡。 同样的, 中间那条线说明在测量外水桶水温时, 温度也没有达到平衡, 而是仍旧在上升, 这导致外水桶温度与曲线的交点偏左。 此时测得 h1偏小。 造成仪器常数计算绝对值偏大。 在测量萘的燃烧内能变时, 第一段的直线斜率大于零, 此时测得 h2 偏大。 造成燃烧含测定绝对值偏大。 4 文献文献 [1] 基础物理化学实验 贺德华, 麻英, 张连庆 高等教育出版社(第一版) P21~28 5 思考题 6. 1 本实验中如何考虑系统与环境? 系统与环境通过哪些途径进行热交换? 这些热交换对结果影响怎样? 如何校正? 在本实验过程中, 由于反应的时间很短; 外水桶的保温性能也比较好, 系统与环境的热交换少。 因此, 可以先把氧弹和内水桶看作孤立系统。 筒内完全绝热是很困难的, 热交换的途径有: 传导、 辐射、 对流、 蒸发和机械搅拌等。 保温系统实际上不能完全起到保温的作用, 同时搅拌器的插口也会散失热量。 为了校正热损失, 可采用作图法, 作温度-时间曲线。 在曲线上找出内桶和外水套内温度相等的点, 作曲线始末端延长线, 过 E 点作垂直于时间轴的线, 交延长线于两点, 这两点温差即为校正后温差。(在这次实验中为电压, 而非温度。) 6. 2 使用氧气时要注意哪些问题? 使用氧气时, 要先将氧弹拧紧, 关好气阀, 防止漏气。 充气时要先确认输氧口安装正确(提起输氧口, 看氧弹是不是能一起被提起来), 当输氧口的气压达到 1MPa 时, 充氧完毕, 取下输氧口即可。充气后检验电极是否连通, 以防充气时镍丝断掉。 放气时注意不要对着试验人员放气, 以防受伤。 6. 3 搅拌过快或过慢有何影响? 搅拌过快到这热量损失; 搅拌过慢则热交换过慢且不均匀, 测量温度时造成较大误差。 6. 4 实验中硝酸的生成对结果有何影响? 如何校正? 实验中硝酸的生成会使得燃烧焓偏大。 可以通过滴定得到硝酸的物质的量, 然后计算产生这些硝酸的生成韩。 在测得的燃烧焓中减去这一部分, 就可以校正硝酸的生成对结果产生的影响。 6. 5 如果反应完后, 剩余镍丝丢失, 可不可以忽略, 为什么? 不可以。镍丝燃烧也放热, 若不能计算镍丝燃烧质量以确定其放热情况, 对燃烧热测定有影响,会使其测量值的绝对值偏大。