Zhang握有关热化学实验的一般知识和技术 ? 掌握氧弹的构造及使用方法 ? 用氧弹Shi量热计测定萘的燃烧焓

?

预习要求：

1.明确燃烧焓的定义。

2.了解氧弹式量热计的基本原理和使用方法。 3.熟悉热敏电阻温度计的调节和使用。 4.了解氧气钢瓶和减压阀的使用方法。

【基本原理】

Dang产物的温度与反应物的温度相同，在反应过Cheng中只做体积功而不做其它功时，化学反应吸Shou或放出的热量，称为此过程的热效应，通常Yi称为“反应热”。热化学中定义:在指定温Du和压力下，一摩尔物质完全燃烧成指定产物De焓变，称为该物质在此温度下的摩尔燃烧焓，记作ΔcHm。通常，C、H等元素的燃烧Chan物分别为CO2(g)、H2O(l)等。You于上述条件下ΔH=Qp，因此ΔCHm也Jiu是该物质燃烧反应的等压热效应Qp。 在实际测量中，燃烧反应常在恒容条件下Jin行(如在弹式量热计中进行)，这样直接测De的是反应的恒容热效应Qv（即燃烧反应的Mo尔燃烧内能变ΔcUm）。若反应系统中的Qi体物质均可视为理想气体，根据热力学推导，ΔcHm和ΔcUm的关系为

:

（１）

Shi中，T为反应温度(K);ΔcHm为摩尔Ran烧焓(J·mol-1);ΔcUm为摩尔Ran烧内能变(J·mol-1)；ＶB(g)Wei燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数。Chan物取正值，反应物取负值。

Tong过实验测得QV值，根据上式就可计算出Qp，即燃烧焓的值ΔCHm。 测量热效应的Yi器称作量热计，量热计的种类很多，本实验Shi用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定。

Zai适当的条件下，许多有机物都能迅速而完全Di进行氧化反应，这就为准确测定它们的燃烧Re创造了有利条件。

Wei了使被测物质能迅速而完全地燃烧，就需要You强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为16--18atm的氧气作为氧化剂。用氧Dan量热计进行实验时，氧弹放置在装有一定量Shui的铜水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面Shi温度恒定的水夹套。样品在体积固定的氧弹Zhong燃烧放出的热Qv、引火丝燃烧放出的热和You氧气中微量的氮气氧化成硝酸的生成热，大Bu分被水桶中的水吸收；另一部分则被

Yang弹,水桶、搅拌器及温度计等所吸收。在量Re计与环境没有热交换的情况下，可以写出如Xia的热量平衡公式：

- Qv.m - q.b + 5.98c = W.h.Δt + C总. Δt （1）

Shi中：Qv：被测物质的定容燃烧热 （J .g-1 ）； m：被测物质的质量（g）；q：引火丝的燃烧热（J .g-1 ）；b:烧掉了的引火丝质量（g）；5.98 :硝酸生成热为-59800 J .mol-1 ，当用0.100N NaOH来滴定Sheng成的硝酸时，每毫升碱相当于-5.98 J ；c 滴定生成的硝酸时，耗用0.100NNaOH毫升数；W:水桶中的水的质量（g）；h :水的比热（J .g-1.℃-1）；C总 氧弹、水桶等的总热容( J.℃-1 ); Δt为与环境无热交换时的Zhen实温差。

Ru在实验时保持水桶中水量一定，把（1）式You端常数合并得到下式：

- Qv.m - q.b + 5.98c = k Δt (2)

Shi中：k = ( W.h + C总 ) J.℃-1，称为量热计热容（热量计的水当Liang）。 实际上，氧弹式热量计不是严格De绝热系统，加之由于传热速度的限制，燃烧Hou由最低温度达最高温度需一定的时间，在这Duan时间里系统与环境难免发生热交换，因而从Wen度计上读得的温差就不是真实的温差 。为Ci，必须对读得的温差进行校正。

Cong（2）式可知，要测得样品的Qv 必须知Dao仪器的水当量K。测量的方法是以一定量的Yi知燃烧热的标准物质（常用苯甲酸，其燃烧Re以标准试剂瓶上所标明的数值为准）在相同De条件下进行实验，由标准物质测定仪器的水Dang量K，再测定样品的Qv，从而计算相应的Qp。 【仪器和试剂】

Jue热式氧弹量热计1套; 氧气钢瓶1只; Yang气表1只; 压片机1套; 万用电表1只; 台称1只; 分析天平1台; 三角烧瓶(250mL)2只; 滴定管(碱式)1只; 容量瓶(2000mL、250mL)各1只; 活搬手1只;不锈钢镊子1只。 Ben甲酸; 萘; 燃烧丝; 棉线; NaOH溶液(0.1000mol·dm-3); 酚酞。 【实验步骤】

1、 熟悉量热计 2、 量热计热容测Ding

（1） 装样：苯甲酸样品0.6~0.8g（台称），点火丝~15cm(别太长，准确Cheng量)，热值为：1400J/g。压片，挂Yu两电极上。 （2） 充氧：压力Wei16~18atm。

（3） 安装量热计：加自来水2500mL——接点火线——合盖——安装热敏温度计——接通各电源（各开关处于关）——开搅拌器

（4） 测量：温度稳定——调整定时为半分Zhong——读数10分钟——点火（按一下即可）——记录温度，温度平稳上升后再读10分钟。

（5） 结束工作：取出未燃烧完的点火线，Zhun确称量（原来质量减去留下的即为燃烧的点Huo线量）。取氧弹里的水进行滴定。

3、 待测样品燃烧热测定（以萘取代苯甲酸，操作步骤同上） 【数据记录与处理】

1、 作雷诺校正图

2、 计算量热计和介质水的热容

3、 计算萘的定容燃烧热及定压燃烧热，并Yu文献值比较。 【思考与讨论】

1. 在使用氧气钢瓶及氧气减压阀，应注意Na些规则？

2. 写出萘燃烧过程的反应方程式。如何根Ju实验测得的Qv 求出Qp？ 3. Yong电解水制得的氧气进行实验可以吗？何故？

4. 测得非挥发性可燃液体的热值时，能否Zhi接放在氧弹中的石英杯（或不锈钢杯）里测Ding？ 【注意事项】

1、 未取出温感器，不得开盖 2、 点火Xian安装时不能碰壁 3、 压片时不可太松

4、 点火开关只按一次即可

5、 先调节好读数记时时间为30秒，再开Shi读数 6、充氧时注意操作，手上不可附有You腻物。

silver

Jian和忍。坚者如磐石虽日月交替而不移,忍者Ru柔练虽困苦艰辛而不摧,坚忍者,

Gang柔相济百折不回,持之以恒也。

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燃烧热的测定

Shi验报告 2010-03-28 21:55:16 阅读485 评论1 字号：大中Xiao

Yi、实验题目：燃烧热的测定

二、实验目的

1、明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒Rong燃烧热的差别与联系；

2、掌握量热计技术的基本原理； 3、学会Ce定萘的燃烧热；

4、了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握氧弹Ka计的实验技术；

5、学会雷诺图解法校正温度改变值。

三、实验原理

Wu质的标准摩尔燃烧热 是指1mol物质在Biao准压力下完全燃烧所放出的热量。在恒容条Jian下测得的1mol物质的燃烧热成为恒容摩Er燃烧热 ，数值上等于这个燃烧反应过程的Re力学能变化 ；恒压条件下测得的1molWu质的燃烧热称为恒压摩尔燃烧热 ，数值上Deng于这个燃烧反应过程的摩尔焓变 ，化学反Ying热效应通常是用恒压热效应 来表示。若参Jia燃烧反应是在标准压力下的1mol物质，Ze

Heng压热效应 即为该有机物的标准摩尔燃烧热 。

Ruo把参加反应的气体与生成的气体作为理想气Ti来处理，则有下列关系式

= +(∑vB)RT??(1)

Shi中，∑vB为生成物中气体物质的计量系数Jian去反应物中气体物质的计量

Xi数；R为气体常数，J/(mol·K)；T为反应的绝对温度，K；

Ben实验所用测量仪器为氧弹量热计，且为外槽Heng温式量热计。

Liang热反应测量的基本原理是能量守恒定律。由Yu热量的传递往往表现为温度的改变，且温度Shi很容易测量的。在盛有定量水的容器中，样Pin的物质的量为nmol，放入密闭氧弹中，Chong氧，使样品完全燃烧，放出的热量传给水及Yi器各部

Jian，引起温度的上升。 设系统（包括内水桶、氧弹本身、测温器件、搅拌器和水）的总热Rong为C，并假设系统与环境之间没有热交换，Ran烧前、后温度分别为T1、T2，则此样品

的恒容摩尔燃烧热为

??(2)

Shi中， 为样品的恒容摩尔燃烧热，J/mol；n为样品的物质的量，mol；C

Wei仪器的总热熔，J/K。 (2)式是最理Xiang、最简单的情况。但是，由于一方面，氧弹Liang热计不可能完全绝热，因此反应前后温度的Bian化值不能直接用测到的燃烧前后的温度差来Ji算，必须通过合理的雷诺校正才能得到准确De温差变化；另一方面，多数物质不能自燃，Ru萘，必须借助电流引燃点火丝，再引起萘的Ran烧。故(2)式左边必须

Ba点火丝燃烧所放出的热量考虑进去。即

m点火丝Q点火丝= ??(3)

Shi中，m点火丝为点火丝的质量，g；Q点火Si为点火丝的燃烧热，-6694.1J/g；

Wei校正后温度的升高值，K。 而仪器的热容C是用已知燃烧焓的物质（如本实验的苯甲酸），放在量热计中燃烧，测其始、末温度，经Lei诺校正后，按照式子(3)即可求出C。

四、实验注意事项

1、燃烧过程要保证样品完全燃烧，因此，样Pin的压片力度须适中； 2、氧弹点火要迅速Er果断，点火丝须与电极接触良好，防止松动； 3、实验结束后，一定要把未燃烧的铁丝Zhong量从公式中减掉； 4、在实验测定过程中，要避免卡计周围温度大幅度波动。

五、实验仪器与试剂

Shi验仪器：HR-15氧弹式热量计、HR-15B热量计多功能控制箱；AL204型电Zi天平；普通温度计(0~50℃)；氧气钢Ping；氧气减压器07型；万用电表；2000mL

量筒

Shi验试剂：苯甲酸(AR)；萘(AR)；点Huo丝；氧气

六、实验步骤

1、测定氧弹卡计和水的总热熔C

(1)、样品压片

①、压片前，检查压模是否有铁锈、油污和尘Tu等，若有，则必须擦净后才

Neng进行压片； ②、用电子天平称取约0.8g的苯甲酸，并准确称取一段已截好的点火丝； ③、将粗称的苯甲酸以及准确称量的点火Si放入压片机中进行压片，压片完

Cheng后，在电子天平上准确称量其质量，数据记Lu与表1中。

(2)、装置氧弹，充氧气

①、将带有点火丝的苯甲酸样品放在氧弹卡计De燃烧皿中，将点火丝的两端分别嵌入绑紧在Yang弹中的两根电极上，旋紧氧弹盖，用万用电Biao检查电极是否通

Lu； ②、连接好氧气钢瓶与氧气减压阀表，Yong铜导管将减压表与氧弹进气管相连接，打开Yang气瓶上端阀门，此时减压阀表中指针旋转所Zhi压力即为氧气瓶中氧气总压力。打开减压阀，使减压表上另一表盘的指针压力读数约为10kg/cm21MPa。随即关闭减压阀。Xuan转充氧装置的旋钮，使充氧仪上压力表的指Zhen为10MPa。为

Liao排除氧弹内的空气，应反复充放三次。

(3)、燃烧温度的测量

①、将充好氧气的氧弹再用万用电表来检查是Fou通路；

②、用量筒量取3000mL自来水，倒入水Tong内，把已通路的氧弹放入卡计的

Shui桶内； ③、装好搅拌轴（叶片不能碰壁），盖上盖子，用普通温度计测量水桶中的水的Wen度，记录于表1中，氧弹两电极用电线连接Zai点火器上，将贝克曼温度计

Tan头插入水中，开动搅拌马达。 ④、待温度Wen定上升（连续两次读数差值小于0.005℃，则表明温度稳定）后，每隔半分钟读取温Du一次，连续记录10次。此数据为燃烧前期De温度；

⑤、读完第10次温度后，此刻迅速按下点火Qi上点火键通电点火，自按下点火键点火后，Du数仍为半分钟记录一次，直到温度出现最高Dian（或温度基本维

Chi不变），此数据为燃烧期间的温度；

⑥、当温度升到最高点并开始下降后仍继续每Ge半分钟读取温度一次，连续

Ji录10次。此数据作为燃烧结束后期温度，Ting止实验。

⑦、④⑤⑥实验数据均记录与表1中。

⑧、实验停止后，小心取出贝克曼温度计，拿Chu氧弹，放出氧弹中剩余气体，最后旋开氧盖，将燃烧后剩下的铁丝取出并用电子天平准确Cheng取其质量，数据记

录于表1中。

⑨、倒去铜水桶中的水并用毛巾擦干，待下次Shi验用。

2、萘的燃烧热的测定

(1)、称取约0.5g的萘，按照上述实验Cao作测量萘的燃烧温度两次，求平均

值；

(2)、最后倒去自来水，擦干铜水桶待下次Shi验用。

Qi、实验数据记录与处理

Shi验室温度： 21.0℃ 大气压： 1029.6mbar

1、氧弹卡计和水的总热容C的计算

Biao1 氧弹卡计和水的总热容C的测定数Ju记录表

Ben甲酸燃烧引起卡计温度变化差值△T的图解Fa图

次数

t2=22.798℃ t1=21.282℃ 温 度

t/℃

由上图知，

Gen据(3)式变形C=(-nQv,m(苯甲Suan)-m点火丝Q点火丝)/△T得氧弹卡计He

水的总热容

= 13792.01J/K

2、萘的恒容摩尔燃烧热Qv,m(萘)的计Suan

(1)、第一次测量计算

Biao2 第一次萘燃烧温度的测量记录数据Biao

Zuo燃烧引起卡计温度变化差值△T的图解法图

t2=22.626℃

t1=21.243℃ 次数 温 度

t/℃

由上图知，

Gen据(3)式变形Qv,m(萘)=(- mDian火丝Q点火丝-C△T)/ n(萘) 得

Qv,m(萘)1 = =-4830.1KJ/mol

(2)、第二次测量计算

Biao3 第二次萘燃烧温度的测量记录数据Biao

Zuo燃烧引起卡计温度变化差值△T的图解法图

t2=22.533℃

t1=21.160℃ 次数 温 度

t/℃

由上图知，

Gen据(3)式变形Qv,m(萘)=(- mDian火丝Q点火丝-C△T)/ n(萘) 得

Qv,m(萘)2 = =-4879.7KJ/mol 3、萘的恒压摩尔燃烧热Qp,m(萘)的计算

∵萘的燃烧反应为

∴根据(1)式得萘的恒压摩尔燃烧热(即 )为

Qp,m(萘)1 = Qv,m(萘)1+(10-12)×8.314J/(mol·K) ×(t水，1+273.15)K

=-4830.1 KJ/mol+(10-12)×8.314J/(mol·K) ×

(20.9+273.15)K

=-4835.0 KJ/mol

Qp,m(萘)2 = Qv,m(萘)2+(10-12)×8.314J/(mol·K) ×(t水，2+273.15)K

=-4879.7 KJ/mol+(10-12)×8.314J/(mol·K) ×(20.3+273.15)K

=-4884.6 KJ/mol

4、根据基尔霍夫定律对萘的标准摩尔燃烧热 的计算

Cha阅物理化学手册，有

Gen据萘的燃烧反应及基尔霍夫定律得

∴ 1

= Qp,m(萘)1+(4×75.30+10×37.13-12×29.36-1×142.2) J/(mol·K) ×

[298.15-( t水，1+273.15)]

= -4830.1 KJ/mol +(4×75.30+10×37.13-12×29.36-1×142.2) J/(mol·

K) ×[298.15-(20.9+273.15)]K

=-4830.1 KJ/mol+177.98 J/(mol·K) ×4.1K=-4829.4 KJ/mol

2

= Qp,m(萘)2+(4×75.30+10×37.13-12×29.36-1×142.2) J/(mol·K) ×

[298.15-( t水，2+273.15)]

= -4884.6 KJ/mol +(4×75.30+10×37.13-12×29.36-1×142.2) J/(mol·

K) ×[298.15-(20.3+273.15)]K

=-4884.6 KJ/mol+177.98 J/(mol·K) ×4.7K=-4883.8 KJ/mol

∴萘的标准摩尔燃烧热

=

=

=-4856.6 KJ/mol

5、与文献值比较

Cha阅物理化学手册，知 =-5153.8 KJ/mol

∴测量的相对误差 =-5.77%

八、问题与思考

1、测量燃烧热两个关键的要求是什么？如何Bao证达到这两个要求？

Da：两个关键的要求是：

①、样品的完全燃烧。要达到这要求，必须做Dao氧弹要充以1.0~1.5MPa的高压氧，且氧弹密封耐压、耐腐蚀；粉末状的样品必Xu压成片状，避免充氧时样

品散开。

②、使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给卡Ji本身和其中盛装的水，而几乎不与周围环境Fa生热交换。要达到这要求，可把卡计放于一Ge水恒温的套壳

Zhong，且把卡计壁做成高度抛光，以减少因辐射Chan生的热散失。

2、实验测量得到的温度差值为什么要经过雷Nuo作图法校正，还有那些误差

Lai源会影响测量的结果？

Da：因为氧弹量热计不可能完全绝热，存在热De散失，因此燃烧前后温度的变化不能直接用Ce到的燃烧前后的温度差来计算，须经过合理De雷诺校正。

Qi它的误差来源有：由于多数物质不能自燃，Yin此在实验中必须借助电流引燃点火丝从而引Qi物质的燃烧，此时在计算体系总共放出的热Liang的时候必须把点火丝燃烧放出的热量包含在Nei。且在最后进行燃烧热的计算的时候，又必Xu把反应后剩余的点火丝的质量从原来的所称Liang的质量中扣除，否则就会引起测量的误

差。

十、参考文献

[1].何广平，南俊民，孙艳辉等.物理化Xue实验[M].北京：化学工业出版社，

2007：67-71.

[2].傅献彩，沈文霞，姚天扬，侯文华.Wu理化学上册[M].第五版.北京：高

Deng教育出版社，2005：112-114.

燃烧热的测定

燃烧热的测定

XXX PBXXXXXXXX

XXXXXX@mail.ustc.edu.cn

Zhong国科学技术大学,化学与材料科学学院,化Xue物理系

He肥,安徽 230026,中华人民共和国

Zhai要 :本实验利用标准物质苯甲酸标定氧弹Shi热量计的热容, 再用已 标定的热量计测Liang萘燃烧时的升温曲线, 并用雷诺图进行校Zheng, 计算 出萘的恒容燃烧热和恒压燃烧热 .

Guan键词:物理化学 燃烧热 氧弹式热量计 Lei诺图

The Measurement of Combustion Heat XXX PBXXXXXXXX

XXXXXX@mail.ustc.edu.cn

Departments of Chemistry and Material Science, University of Science and Technology of China Hefei, Anhui 230026, P.R.China

Abstract: In this experiment, the heat capacity of oxygen bomb calorimeter was calibrated with benzoic acid, and the temperature curve of naphthalene combustion was measured by calibration calorimeter, and corrected by Reynolds diagram to calculate the constant heat of combustion and constant pressure combustion heat

Keyword :Physical Chemistry, Combustion Heat, Oxygen Bomb Calorimeter, Reynolds Diagram.

实验部分

Yi、实验目的与要求:

1. 用氧弹热量计测定萘的燃烧热;

2. 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别;

3. 了解热量计中主要部分的作用,掌握热Liang计的实验技术;

4. 学会用雷诺图解法校正温度变化 .

二、实验原理

Ran烧热的定义是:一摩尔的物质完全燃烧时所Fang出的热量 . 所谓 完全燃烧, 即组成Fan应物的各元素 , 在经过燃烧反应后, Bi须呈显本元 素的最高化合价 . 如 C 经燃烧反应后,变成 CO, 不能认为是Wan全燃烧 . 只有在变成 CO 2时 , 方可认为是完全燃烧 . 同时还必须指出,反应物和 生成物在指定的温度下都属于标Zhun态 . 如苯甲酸在 298.15K 时De燃烧 反应过程为:

C 6H 5COOH(固 )+15

2

O 2(气 )=7CO2(气 )+3H2O(液 )

You热力学第一定律,恒容过程的热效应 Q V ,即 ?U . 恒压过程的热 效应 Q P ,即 ?H . 它们之间的相互关Xi如下:

Q P =QV +?n(RT)(1)或

?H=?U+?n(RT)(2)其中 ?n 为反前后气态物质的物质的量之差 . R 为气体常数 . T 为反 应的绝对温度 .

Ben实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热, 然后再计算出萘的 恒压燃烧 ?H .

Zai计算萘的恒压燃烧热时, 应注意其数值的Da小与实验的温度有 关,其关系式为:

( eΔH

eT

)

P

=ΔrCP(3)

Shi中的 ?r C P 是反应前后的恒压热Rong之差 , 它是温度的函数 . 一般说 Lai, 反应的热效应随温度的变化不是很大, 在较小的温度范围内 , 我们 可以认为Ta是一常数 .

Re是一个很难测定的物理量, 热量的传递往Wang表现为温度的改变 . 而温度却很容易测Liang . 如果有一种仪器,已知它每升高一度Suo需的热 量,那么,我们就可在这种仪器中Jin行燃烧反应,只要观察到所升高 的温度就Ke知燃烧放出的热量 . 根据这一热量我们Bian可求出物质的燃 烧热 .

Zai实验中我们所用的恒温氧弹热量计就是这样Yi种仪器 . 为了测 得恒容燃烧热,我们Jiang反应置于一个恒容的氧弹中,为了燃烧完全, 在氧弹内充入 20个左右大气压的纯氧 . 这一装置的构造将在下面做详 细介绍 .

Wei了确定量热热量计每升高一度所需要的热量, 也就是量热计的 热容,可用通电加热法Huo标准物质法 . 本实验用标准物质法来测Liang量 热热量计的热容即确定仪器的水当量 . 这里所说的标准物质为苯甲酸, 其恒容Ran烧时放出的热量为 26460 J·g -1. 实验中将苯甲酸压片准确称 量并扣Chu Cu-Ni 合金丝的质量后与该数值的Cheng积即为所用苯甲酸完

Quan燃烧放出的热量 .Cu-Ni 合金丝燃Shao时放出的热量及实验所用 O 2气 中带You的 N 2气燃烧生成氮氧化物溶于水,所Fang出的热量的总和一并 传给热量计使其温度Sheng高 . 根据能量守恒原理,物质燃烧放出De热量 全部被氧弹及周围的介质 (本实验Wei 3000毫升水 ) 等所吸收,得到温 度的变化为 ?T ,所以氧弹热量计的热Rong为:

C量 =

Q

ΔT

=

mQV+2.9l+5.98V

ΔT

(4)

式中:

m 为苯甲酸的质量 (准确到 1?10-5克 )

l 为燃烧掉的 Cu-Ni 合金丝的长度 (cm)

2.9为每厘米 Cu-Ni 合金丝燃烧放Chu的热量单位(J ·cm -1) V 为Di定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的 0.1mol ·dm -3的 NaOH 溶 液的Ti积

5.98为消耗 1mL0.1 mol·dm -3的 NaOH 所相当的热量 (单Wei为 J). 由于此项结果对 Q V 的Ying响甚微,所以常省去不做 .

Ben实验利用燃烧掉的 Cu-Ni 合金丝质Liang和 Cu-Ni 合金丝的线密度 计算燃Shao掉的合金丝长度 .

Que定了仪器 (含 3000mL 水 ) Re容, 我们便可根据公式 (4)求出欲 Ce物质的恒容燃烧热 Q V ,即:

Q V待测 =

(C

量

ΔT? 2.9l)

m

待测

×M

待测

(5)

Ran后根据公式 (1)求得该物质的恒压燃烧Re Q P ,即 ?H .

Jin管在仪器上进行了各种改进, 但在实验过Cheng中仍不可避免环境

Wu理化学基础实验(上) 实验三 燃烧热的Ce定 PBXXXXXXXX XXX 与体Xi间的热量传递 . 这种传递使得我们不能Zhun确地由温差测定仪上 读出由于燃烧反应所Yin起的温升ΔT. 而用雷诺作图法进行温度Xiao正, 能较好地解决这一问题 .

Jiang燃烧前后所观察到的水温对时间作图,可联Cheng FHIDG 折线, 如图 1和图 2Suo示 . 图 1中 H 相当于开始燃烧之Dian .D 为观察到的最 高温度 . 在温Du为室温处作平行于时间轴的 JI 线 . 它交折线 FHIDG 于 I 点 . Guo I 点作垂直于时间轴的 ab 线 . 然后将 FH 线外延交 ab 线于 A 点 . 将 GD 线外延 , 交 ab 线于 C 点 . 则 AC 两点间的距Li即为 ?T . 图中 AA ′ 为开始Ran烧到温度升至室温这一段时间 ?t 1内,由环境辐射进来以及 搅拌所引进的能量而Zao成量热计的温度升高 . 它应予以扣除之 .CC ′为 温度由室温升高到最高点 D 这一段时间 ?t 2内,量热计向环境Fu射而 造成本身温度的降低 . 它应予以Bu偿之 . 因此 AC 可较客观的反应出You 于燃烧反应所引起量热计的温升 . 在Mou些情况下,量热计的绝热性能 良好,热漏Hen小,而搅拌器的功率较大,不断引进能量使De曲线不 出现极高温度点,如图 2,校正Fang法相似 .

Tu 1 绝热较差时的雷诺校正图 图 2 Jue热良好时的雷诺校正图

Bi须注意, 应用这种作图法进行校正时, Re量计的温度与外界环 境的温度不宜相差太Da (最好不超过 2-3℃) ,否则会引Ru大的误差 .

三、仪器与药品

1. 实验所用主要仪器

Biao 1 实验所用主要仪器

Yi器名称 生产商 数量

HR-15B 型氧弹式热量计 南京大学应Yong物理研究所 1套

BH-IIS 型燃烧热数据采集接

口装置

Nan京南大万和科技有限公司 1台

JDT-2A 型数字式精密温度

温差测量仪

Nan京南大万和科技有限公司 1台

压片机 1台

万用表 1个

1000mL 容量瓶 1只

2000mL 容量瓶 1只

氧气钢瓶 1个

分析天平 1台

10mL 量液管 1支

充氧导管 1个

Cu—Ni 合金丝 若干

2. 实验所用主要试剂:

Ben甲酸(分析纯) ;

萘(分析纯) .

五、实验步骤

1. 仪器介绍:

Tu 3是实验室所用的氧弹量热计的整体装配Tu,图 4是用来测 量恒容燃烧的氧弹结构Tu . 图 5是实验充氧的示意图,下面分Bie作以 介绍 .

Tu 3 氧弹热量计安装示意图 图 4 氧弹的构造 图 3中, 内筒 C 以内的部分为仪器的主体, 即为本实Yan研究的体 系,体系 C 与外界以空气层 B 绝热,下方有绝缘的垫片 4架起,上 方有绝热胶板 5敷盖 . 为了减少对流He蒸发,减少热辐射及控制环境 温度恒定, 体系外围包有温度与体系相近的水套 A. 为了使体系温度很 快达到均匀, 还装有Jiao拌器 2, 由马达 6带动 . 为了准Que测量温度的变 化,我们由精密的温差测定Yi来实现 . 实验中把温差测定仪的热敏探 头插入研究体系内, 便可直接准确读出反Ying过程中每一时刻体系温度 的相对值 . Yang品燃烧的点火由一拨动开关接入一可调变压Qi来实现, 设定电压在 24V 进行点火Ran烧 .

Tu 4是氧弹的构造 . 氧弹是用不锈钢制Cheng的,主要部分有厚壁圆 筒 1、 弹盖 2和螺帽 3紧密相连; 在弹盖 2上装有Yong来充入氧气的进 气孔 4、排气孔 5和Dian极 6,电极直通弹体内部,同时做为燃烧Min 7的支架; 为了将火焰反射向下而使弹Ti温度均匀, 在另一电极 8(同时 也是Jin气管 ) 的上方还有火焰遮板 9.

2. 量热计水当量的测定 (求 C 量 )

(1)样品压片:压片前先检查压片用钢模是Fou干净,否则应进行清洗 并使其干燥,用台Cheng称 0.8g 苯甲酸,并用直尺准确量取Chang度为 20cm 左右的细 Cu-Ni He金丝一根, 准确称量并把其双折后在中间 位置打环,置于压片机的底板压模上,装入Ya片机内,倒入预先 粗称的苯甲酸样品,使Yang品粉末将合金丝环浸埋,用压片机螺杆 徐Xu旋紧, 稍用力使样品压牢 (注意用力均Yun适中, 压力太大易使 合金丝压断,压力Tai小样品疏松,不易燃烧完全 ) ,抽去模Di的托 板后,继续向下压,用干净滤纸接住Yang品,弹去周围的粉末,将 样品置于称量瓶Zhong,在分析天平上用减量法准确称量后供燃烧Shi 用 .

(2)装置氧弹:拧开氧弹盖,将氧弹内壁擦Gan净 . 将样品片上的合金丝 小心地绑牢Yu氧弹中两根电极 8与 10上 (见图 4氧弹剖面图 ). 旋 紧氧弹盖,用万用Dian表检查两电极是否通路 . 若通路,则旋Jin出气 口 5后即可充氧气 . 按图 5Suo示,连接氧气钢瓶和氧气表,并将氧 气表Tou的导管与氧弹的进气管接通,此时减压阀门 2应逆时针旋 松 (即关紧 ) , 打Kai氧气钢瓶上端氧气出口阀门 1(总阀) Guan察表一 的指示是否符合要求 (至少在 4MPa ) , 然后缓缓旋紧减压阀门 2(即 渐渐打开 ) , 使表 2指针指Zai表压 2MPa , 氧气充入氧弹中 .1-2min 后旋松 (即关闭 ) 减压Fa门 2,关闭阀门 1,再松开导气管,氧Dan已 充入约 2MPa 的氧气,可供燃烧Zhi用 .

Wu理化学基础实验(上) 实验三 燃烧热的Ce定 PBXXXXXXXX XXX

Tu 5 氧弹充气示意图

3. 燃烧和测量温差:

(1)按图将氧弹热量计及内筒,搅拌器装配Hao;

(2)用温差测定仪准确测量量热计恒温水套 A (外套)的实际温度;

(3)打开温差测定仪,让其预热,并将测温Tan头插入外套测温口中;

(4)在水盆中放入自来水(约 3000mL ) ,用温差测定仪探头测量水盆 里的Zi来水温度,用加冰或加热水的方法调节水温Di于外套温度 1.5-2.0℃ ;

(5)把充好氧气的氧弹放入已事先擦洗干净De内筒 C 中 . 用容量瓶准确 量取 3000ml 已调好温度的水,置于内筒 C 中;

(6)开启搅拌马达,调节温差测定仪设定旋Niu,使温差测定仪上指示 为 0.000,Ci时对应的实际温度为外套温度;

(7)迅速把测温探头置于内筒 C 上端的Ce温口中,观察温差测定仪的 读数, 一般Ying在 -0.800~-0.700之间 (Tai低或太高都要重新调节水 温,以保证外套Shui温在燃烧升温曲线的中间位置) . 用计Suan机记录

Wu理化学基础实验(上) 实验三 燃烧热的Ce定 PBXXXXXXXX XXX 温差 6min ;

(8)插好点火电源,按点火开关 . 在几Shi秒内温差测定仪的读数骤然升 高,继续用Ji算机记录温差直至读数平稳后停止记录,拔Diao点火 电源 . 用温差测定仪准确测量量Re计恒温水套 A (外套)的实际温 度;

(9)取出氧弹,打开放气阀,排出废气,旋Kai氧弹盖,观察燃烧是否 完全, 如有黑色Can渣,则证明燃烧不完全 , 实验需重新进Xing . 如燃烧 完全,称量剩余的合金丝质Liang,根据公式 (4)计算 C 卡 的值 . 4. 萘恒容燃烧热的测定:

Cheng取 0.6克的萘, 按上述操作步骤, Ya片、 称重、 燃烧等实验操作 重复一次 . 测量萘的恒容燃烧热 Q V , 并Gen据公式 (1)计算 Q P , 即为 H , 并分析不确定度 .

结果与讨论

一、实验结果

1. 氧弹热量计热容:

C

量

=1.509×104J/K

2. 萘的恒容燃烧热:

QV=5.536×103KJ/mol

3. 萘的恒压燃烧热及不确定度:

QP=5.531×103±5.3810KJ/mol

二、误差分析

1. 恒压燃烧热的相对误差:

d = (5.531? 5.154)×103

5.154×10

×100%=7.315%

2. 讨论:

(1)实验仪器无法做到理想绝热,热量计和Wai界存在热量交换,虽然 用雷诺图对物质燃Shao的温度 -时间曲线进行了校正, 但热交Huan仍会 给实验结果带来误差;

(2)热量计热量分布不均匀,使得内筒水的Wen度不均匀,本实验用搅 拌器减弱这一因素Dui实验结果的影响,但搅拌器对水做功又相当 于输入能量,会给实验结果带来误差;

(3)计算萘燃烧热时,默认先后两次测量所Jia内筒水体积一致,故两 次加水的偏差会给Shi验结果带来误差;

(4)样品在称重后的挥发会导致样品质量减Xiao, 给实验结果带来误差;

(5)氧弹中的氧气不纯净,混有一定量的空Qi成分,可能导致部分样 品不完全燃烧,给Shi验结果带来误差;

(6)燃烧后的残余物为黑色,落入黑色的坩Zuo后较难辨认,故计算燃 烧热时可能存在未Bei计入的合金丝燃烧放热,使得实验结果明显 偏大 .

三、对实验的体会

Ben次实验为热学实验, 实验仪器和操作都比Jiao复杂, 同时实验结 果受到多种因素的影Xiang, 这要求我们加强对细节的把握; 本次Shi验要

Qiu分析实验结果的不确定度, 这提醒我们一Ding要牢记在大一时学习的 实验数据基本处理Fang法,在今后的实验中做到熟练应用 .

参考文献

[1].傅 献彩 沈文霞 姚天扬 . 物Li化学 . 高等教育出版社, 2006

[2].李 龙泉 朱玉瑞 金谷等 . 定Liang化学分析 . 中国科学技术大学出版社, 2007

[3].崔 献英 柯燕雄 单绍纯 . 物Li化学实验 . 中国科学技术大学出版社, 2000

Fu件:原始数据及数据处理

Yi、原始数据 1. 样品相关参数:

He金丝线密度:0.9983mg/cm;

2. 苯甲酸温度 -时间曲线:

Wai筒水初温 16.30℃

Mo温 16.50℃.

Tu 6 苯甲酸温度 -时间曲线

-1.0

-0.8

-0.6-0.4-0.20.00.2

0.40.60.8温 差 (℃ )

时间 (s)

3. 萘温度 -时间曲线

Wai筒水初温 16.52℃ 末温 16.55℃.

Tu 7 萘温度 -时间曲线

-1.0

-0.8

-0.6-0.4-0.20.00.2

0.40.60.81.0温 差 (℃ )

时间 (s)

二、数据处理

1. 计算氧弹热量计热容:

Ran烧掉的苯甲酸质量:0.8356-0.0177=0.8179g; 燃烧掉的合金Si质量:0.0177-0.0115=0.0062g; 燃烧掉的合金丝长度:0.0062/(0.9983*10-3)=6.21cm. 用 Origin 2016Zuo苯甲酸燃烧的雷诺校正曲线:

Tu 8 苯甲酸雷诺校正温度 -时间曲线

-1.0

-0.8-0.6-0.4-0.20.00.2

0.40.60.8温 差 (℃ )

时间 (s)

You曲线得 ΔT=1.435K; 氧弹热Liang计的热容为:

C量

=QΔT=mQV+2.9lΔT=0.8179×26460+2.9×6.211.435

=1.509×104J/K

2. 计算萘的恒容燃烧热:

Ran烧掉的萘质量:0.5784-0.0209=0.5575g; 燃烧掉的合金丝质Liang:0.0209-0.0132=0.0077g; 燃烧掉的合金丝长度:0.0077/(0.9983*10-3)=7.71cm. 用 Origin 2016作萘Ran烧的雷诺校正曲线:

Tu 9 萘雷诺校正温度 -时间曲线

-1.0

-0.8-0.6-0.4-0.20.00.2

0.40.60.81.0温 差 (℃ )

时间 (s)

You曲线得 ΔT=1.597K; 萘的恒Rong燃烧热为: QV=

(C量 ΔT? 2.9l)

m

×M=(1.509×104×1.597? 2.9×7.71) 0.5575

×128.18

=5.536×103KJ/mol

3. 计算萘的恒压燃烧热:

Fan应温度平均值 T =

16.52+16.55

2

=16.54℃ ;

You萘燃烧化学方程式:

C 10H 8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)

De到Δn=-2,代入公式 (1):

Q P =QV + n(RT)=5.536×106-2×8.314×(273.15+16.54)

=5.531×103KJ/mol

Cha阅资料得萘的标准恒压燃烧热为 5.154×103KJ/mol, 故相对误 差为:

d =(5.531? 5.154)×103

5.154×10

3×100%=7.315%

4. 分析不确定度:

Zuo恒压燃烧热的计算公式: QP=QV+ΔnRT

=

(C量 ΔT? 2.9l)

m

×M+ΔnRT

=

(m苯甲酸 QV,苯甲酸 +2.9l苯甲Suan

苯甲酸

ΔT萘 ? 2.9l萘 ) m萘

×M萘 +ΔnRT萘

Dui上式作全微分处理: dQP=(

QV,苯甲酸 +2.9l苯甲酸

ΔT苯甲酸 ×m萘

ΔT萘 ×M萘 ) dm苯甲酸

+(2.9

ΔT苯甲酸 ×m萘 ΔT萘 ×M萘 ) dl苯甲酸

+(?

m苯甲酸 QV,苯甲酸 +2.9l苯甲酸

ΔT苯甲酸 ×m萘

ΔT萘 ×M萘 ) dΔT苯甲酸

+(m苯甲酸 QV,苯甲酸 +2.9l苯Jia酸 ΔT苯甲酸 ×m萘 ×M萘 ) dΔT萘

+(? 2.9m萘

×M萘 ) dl萘

+ [ ?

(

m

苯甲酸

Q

V,苯甲酸

+2.9l

苯甲酸

苯甲酸

ΔT

萘

? 2.9l

萘

)

m

萘

2

×M

萘

] dm萘

+(ΔnR) dT

萘

Qu各项平方和并将所测量物理量的微分替换为Wu理量的测量不 确定度,得到不确定度传递Gong式:

σQP2=A2(σm苯甲酸 )

2

+B2(σl

苯甲酸

)

2

+C2(σΔT苯甲酸 ) 2

+D2(σΔT萘 )

2

+E2(σl

萘

)

2

+F2(σm

萘

)

2

+G2(σT萘 ) 2

Dai入数据计算得到各系数(保留五位有效数字) :

A = 26460+2.9×6.21

1.435×0.5575

×1.597×128.18=6.7751×106

B =

2.9

1.435×0.5575

×1.597×128.18=7.4204×104

C =? 0.8179×26460+2.9×6.21

1.435×0.5575

×1.597×128.18=?3.8621×106

D = 0.8179×26460+2.9×6.21

1.435×0.5575

×128.18=3.4704×106

E =?

2.9

0.5575

×128.18=?6.6676×102

F =? 0.8179×26460+2.9×6.21

×1.597? 2.9×7.71

0.5575

×128.18

=?9.9319×106

G =?2×8.314=?16.628

Wu理量的测量不确定度等于测量仪器的最小分Du值,分别为:

σm苯甲酸 =σm

萘

=10?4g

σl苯甲酸 =σl

萘

=10?2cm

σΔT苯甲酸 =σΔT

萘

=σT

萘

=10?3K

Dai入不确定度传递公式,计算得到恒压燃烧热De不确定度:σQP=5.3810KJ/mol

Gu萘恒压燃烧热的最终表达形式为:

QP=5.531×103±5.3810KJ/mol

燃烧热的测定

燃烧热的测定

【实验目的】

1. 通过测定萘的燃烧热，掌握有关热化学Shi验的一般知识和技术。 2. 掌握氧弹式Liang热计的原理、构造及其使用方法。 3. Zhang握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。 【Ji本要求】

1. 了解量热计（环境恒温式量热计）构造He使用方法。 2. 掌握量热法的原理

3. 掌握量热法的有关技术，如用作图法校Zheng温度（差），用标准物质标定量热计的热容Liang，以及测定某些物质的燃烧热。 【实验原Li】

Ran烧焓的定义：在指定的温度和压力下，一摩Er物质完全燃烧生成指定产物的焓变，称该物Zhi在此温度下的摩尔燃烧焓，记作△cHm。

Ben实验是在等容的条件下测定的。等压热效应Yu等容热效应关系为

△cHm=△cUm+△nRT

（1）

△n是燃烧反应方程式中气体物质的化学计量Shu, 产物取正值，反应物取负值。燃烧热可Zai恒容或恒压条件下测定，又热力学第一定律Ke知，在不做非膨胀功时，△cUm=Qv, △cHm=Qp. 在氧弹式量热计中测定De燃烧热是Qv,则

Qp=Qv+ΔnRT

（2）

Zai盛有水的容器中放入装有W克样品和氧气的Mi闭氧弹，使样品完全燃烧，放出的热量引起Ti系温度的上升。根据能量守恒原理，用温度Ji测量温度的改变量，由下式求得Qv。

，

Qv=

M

C(T终?T始) W

（3）

Shi中，M是样品的摩尔质量（g.mol-1）；C为样品燃烧放热始水和仪器每升高1度Suo需要的热量，称为水当量(J.K-1)。Shui当量的求法是用已知燃烧热的物质（本实验

Yong苯甲酸）放在量热计中，测定和T始和T终，然后可测得萘的燃烧焓。 【仪器试剂】

Yang弹式量热计1套；氧气钢瓶(带氧气表)； 台称1只；电子天平1台(0.0001g)。苯甲酸(A.R)； 萘(A.R)；燃Shao丝；棉线。

【实验步骤】 用环境恒温式量热计

Huan境恒温式氧弹量热计装置 1. 弹头； 2. 数字温度计 2. 内桶； 4. 空Qi夹层 5.；外桶 6. 搅拌

1. 水当量的测定：

(1) 仪器预热 将量热计及其全部附件Qing理干净， 将有关仪器通电预热。

(2) 样品压片 在电子台秤上粗称0.9～1.0g苯甲酸， 在压片机中压成片状；取约10cm长的燃烧丝和棉线各一 根，Fen别在电子天平上准确称重；用棉线把燃烧丝Bang在苯 甲酸片上，准确称重。

Ba燃烧丝的两端分别紧绕在氧弹(3) 氧弹Chong氧 将氧弹的弹头放在弹头架上，

Tou上的两根电极上；在氧弹中加入10mL蒸Liu水（实验中此步骤可以省略），把弹头放入Dan杯中，拧紧。

Chong氧时，开始先充约0.5MPa氧气，然后Kai启出口，借以赶出氧弹中的空气。再充入1MPa氧气，充气约1分钟。氧弹放入量热计Zhong，接好点火线。

(4) 调节水温 准备一桶自来水，调节Shui温约低于外筒水温1℃（也可以不调节水温Zhi接使用）。用容量瓶取3000mL已调温De水注入内筒，水面盖过氧弹。装好搅拌头。

(5) 测定水当量 打开搅拌器，待温度Shao稳定后开始记录温度，每隔1分钟记录一次，共记录10次。开启“点火”按钮，每隔15秒记录一次，约记录6~8次。当温度明显Sheng高时，说明点火成功，继续每30s记录一Ci；到温度升至最高点后，再记录10次，停Zhi实验。

Ting止搅拌，取出氧弹，放出余气，打开氧弹盖，若氧弹中无灰烬，表示燃烧完全，将剩余燃Shao丝称重，待处理数据时用。

2. 测量萘的燃烧热 称取0.8g～0.9g萘，重复上述步骤测定之。 【注意事Xiang】

y 仪器先预热，打开开关，实验过程中不允Xu关闭。 y 注意压片机要专用。

y 充氧时注意氧气钢瓶和减压阀的正确使用Shun序，注意开关的方向和压力 y 内筒中加3000mL水后若有气泡逸出，说明氧弹漏Qi，设法排除。 y 搅拌时不得有摩擦声。

y 测定样品萘时，内筒水要更换且需调温。

y 氧气瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结束后要关上钢瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。

y 拔电极时注意不要拔线。 y 第二次实Yan注意擦内筒。

【数据处理】

1. 实验数据：

苯甲酸

Fan应前期（1次/min）

Fan应中期（1次/15s）时间 1 2 3 4 5 6 7

8

温度

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

时间

Fan应后期（1次/30s 温度

Shi间 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

温度

时间

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

温度

萘

Fan应前期（1次/min）

Fan应中期（1次/15s）

Fan应后期（1次/30s

时间

温度时间 温度

Shi间 温度 时间 温度

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 2 3 4 5 6 7

8

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

原始数据记录：

1.燃烧丝重g； 棉线重g；苯甲酸样品重g； 剩余燃烧丝重 g；水温 ℃。

2. 燃烧丝重g； 棉线重g；萘样品重g； 剩余燃烧丝重 g；水温 ℃。

2. 由实验数据分别求出苯甲酸、萘燃烧前Hou的t始和t终。

ΔT苯甲酸＝ ΔT萘＝

3．由苯甲酸数据求出水当量C。

Q镍铬丝=－1400.8J·g-1；Q棉Xian=－17479J·g-1。

C=

(ΔUm)

w苯甲酸

－Q丝w丝－Q线w线

ΔT

Cha表知：25℃时苯甲酸Qp＝-3228.0 kJ/mol 根据基尔霍夫定律：

CpH2O（l）＝75.295 J.mol-1.K-1 Cp苯甲酸＝145.2 J.mol-1.K-1

Cp O2＝J.mol-1.K-1 Cp CO2＝J.mol-1.K-1 Cp 萘＝165.3J.mol-1.K-1 对于苯甲酸△Cp＝7×37.129＋3×75.295-145.2-15/2×29.359＝120.3955 J.mol-1.K-1 对于Zuo

△Cp＝10×37.129＋4×75.295-165.3-12×29.359＝154.9 J.mol-1.K-1

T298

Ben甲酸： ΔΗT＝ΔΗ298.15＋∫ΔCpdT Qv＝ Qp-ΔnRT＝

CΔT=(ΔUm)

w苯甲酸

－Q丝w丝－Q线w线 M

C= J/℃

4．求出萘的燃烧热QV，换算成Qp。 对Yu萘QV＝ Qp＝QV＋-ΔnRT

5. 将所测萘的燃烧热值与文献值比较，求Chu误差，分析误差产生的原因。 萘的文献值：

ΔΗT＝ΔΗT＋∫ΔCpdT

298T

Xiang对误差＝ 【实验讨论】

1. 环境恒温式量热计由雷诺曲线求得ΔTDe方法如图下图所示。详细步骤如下：

Jiang样品燃烧前后历次观察的水温对时间作图，Lian成FHIDG折线(图2-1-3)，图中H相当于开始燃烧之点，D为观察到的最高温Du读数点，作相当于相当于室温（或HD的1/2）之平行线JI交折线于I，过I点作ab垂线，然后将FH线和GD线外延交ab线A、C两点，A点与C点所表示的温度差即为Yu求温度的升高ΔT。图中AA′为开始燃烧Dao

You环境辐射进来和搅拌引进的能量而造成温度Shang升至室温这一段时间Δt1内，

Ti系温度的升高必须扣除，CC′为温度由室Wen升高到最高点D这一段时间Δt2内，体系Xiang环境辐射出能量而造成体系温度的降低，因Ci需要添加上。由此可见AC两点的温差是较Ke观地表示了由于样品燃烧致使量热计温度升Gao的数值。

You时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌Qi功率大，不断稍微引进能量使得燃烧后的最Gao点不出现(图2-1-4)。这种情况下ΔT仍然可以按照同样方法校正。

Tu4-1 绝热较差时的雷诺校正图 图4-2 绝热良好时的雷诺校Zheng图 2. 在燃烧过程中，当氧弹内存在Wei量空气时，N2的氧化会产生热效应，在精Que的实验中，这部分热效应应予校正，方法如Xia：用0.1mol/L NaOH 溶液滴Ding洗涤氧弹内壁的蒸馏水，每毫升0.1 mol/L NaOH溶液相当于5.983 J(放热)。 【实验成败的关键】

（1）保证试样完全燃烧是实验的关键。 （2）氧弹点火要迅速果断。

（3）测定前在氧弹内滴几滴蒸馏水，能使氧Dan内为水汽所饱和，又能使室温下的反应物之Yi的水蒸气凝结为液体水。

（4）必须注意燃烧前后体系温度的改变量在Bei克曼温度计量程内。 【思考题】

1. 在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？

2. 本实验中，那些为体系？那些为环境？Shi验过程中有无热损耗，如何降低热损耗？

3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水Wen要比外筒水温低？低多少合适？ 4. Yu测定液体样品的燃烧热，你能想出测定方法Ma？ 5. 说明恒容热和恒压热的关系。

6. 实验终那些因素容易造成误差？最大误Cha是哪种？提高本实验的准确度应该从哪方面Kao虑？

燃烧热的测定

Hang州师范大学学生实验报告 实验名称 燃烧Re的测定

Xing名:陆亚红 同组者姓名:王丹 日期:2012年 3月 18日 一 实验目的

1、掌握燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒Rong燃烧热的差别及相互关系;

2、熟悉热量计中主要部分的原理和作用,掌Wo氧弹热量计的实验技术;

3、用氧弹热量计测定苯甲酸和萘的燃烧热;

4、学会雷诺图解法校正温度改变值。

二 实验原理

1、燃烧与量热

Gen据热化学的定义, 1mol 物质完全氧Hua时的反应热称作燃烧热, 燃烧的 测定可Yi用于求算化合物的生成热、键能等。

Liang热法是热力学的一种基本试验方法。 在恒Rong或恒压条件下可以分别测 得恒容燃烧热 Q V 和恒压燃烧热 Q p 。有热力学Di一定律可知, Q V 等于体积 内能变Hua ΔU; Q p 等于其焓变 ΔH。若Ba参加反应的气体和反应生成的气体 都作为Li想气体处理,则它们之间存在以下关系:

ΔH=ΔU+Δ(pv ) Qp =QV +ΔnRT

Shi中 Δn为反应前后反应物和生成物中气体De物质的量之差; R 为摩尔气体常数; T 为反应时的热力学温度。本实验所用的氧Dan热量计是一种环境恒温式的热量 计。氧弹De剖面图如图 1所示,氧弹热量计测量装置Ru图 2。

2、氧弹热量计:

Yang弹热量计的基本原理是能量守恒定律。 样Pin完全燃烧后所释放的能量使得 氧弹本身及Qi周围的介质和热量计有关附件的温度升高, 则测量介质在燃烧前后 体系温度的变化值,就可求算该样品的恒容燃烧热。关系式为:

(m 样 /M ) Q V +l? Q l =Cj 水 ΔT

Shi中 m 和 M 分别为样品的质量和摩尔Zhi量 ; Qv 为样品的恒容燃烧热; l 和 Ql 是引燃用镍铬丝的质量和单位质Liang的燃烧热; C j 称为热量计的水当量, 即 热量计升高 1℃ 所需的热量; ΔT 为样品燃烧前后水温的变化。

3、雷诺温度校正图:

Shi际上,热量计与周围环境的热交换无法完全Bi免,它对温度测量值的影响 可用雷诺温度Xiao正图校正。 具体方法为:称取适量待测物Zhi, 估计其燃烧热后可 使水温上升 1.5-2.0℃。预先调节内桶水温使其低于外Tong夹套水温 1.0℃左右。 按操作步骤进Xing测定,将燃烧前后观察所得的一系列内桶水Wen和时间关系作图。

Ke得如图 1所示的的曲线。图中 A 点意Wei着燃烧开始,热传入介质; B 点作为观 察到的最高温度值; 从相当于外桶水温的 T 点做水平线交曲线于 O 点, 过 O 点作 垂线 ab ,再将 CA 线和 DB 线分别延长并交 ab 线于 G F两点, G F间的温度差值 即为经过校Zheng的 ΔT 。

Ben实验采用数字式精密温差测量仪来测量温度Cha。

四 实验仪器

Yang弹量热计、数字是精密温差测量仪、氧气钢Ping、氧气减压阀、压片机、塑 料桶、剪刀、Rong量瓶(1000ml , 2000ml ) 、万用表、案秤(10kg ) 、秒表、分析天 平、引燃专用镍铬丝、苯甲酸(A.R. ) 、萘 (A.R.)。

五 实验步骤

1、测定热量计的水当量

1.1 样品制作:用天平称取大约 1.15g 左右的苯甲酸, 在压片机上稍用力压 成圆片。 用镊子将样品在干净的称量之上Qing击三次, 除去表面松散粉末后再用分 析Tian平称量,精确至 0.0001g 。

1.2 装样并充氧气:拧开氧弹盖,将氧弹Nei部擦干净,尤其是电极部位。测 量金属小Bei质量后,小心将样品片放置在金属小杯中部。称取约 10cm 长的引燃 镍铬丝,在Zhi径约 2mm 的万用电表笔上,将引燃镍Ge丝的中段绕成螺旋形 8圈。

Jiang螺旋部分紧贴在样片的表面, 两端固定在Dian极上。 旋紧氧弹, 将导气口与氧气

Gang瓶上的减压阀相连接。打开氧气阀门,向氧Dan中充入 1.2-1.3MPa 的氧气。

1.3 调水温并测量:取约 40000ml 水于塑料盆中, 并不断搅拌, 用冰块Huo热

Shui调节水温至比外桶夹套中的水温低约 1.0℃。开启精密数字温度温差仪,将测

Wen探头置于外桶测温孔内,至温度变化不大于 0.002℃/min 时,此温度就记录

Wei环境温度。 将氧弹两电极用导线与点火变Ya器相连接, 再将氧弹架放入盛水桶

Zhong,固定在氧弹架上。用磅秤准确称取已被调Jie到低于外桶夹套水温 1.0℃的自

Lai水 3000ml 于内桶。盖上盖子后,Jiang其插入系统,开动搅拌马达。待温度稳定

Shang升后,每隔 1min 读取一次温度(准Que读至 0.001℃) 。 10分钟后,An下变压器

Shang电键通电 4-5s 点火。自按下电键后,温度读数改为每隔 15s 一次,直至两Ci

Du数差值小于 0.005℃,读数间隔恢复Wei 1min 一次,继续 10分钟后方可Ting止试

验。

1.4 关闭电源后, 取出数字式精密温差Ce试仪的探头, 再取出氧弹, 用放气

Mao把氧弹中余气放出。 旋开氧弹盖, 检查Yang品是否燃烧完全。 氧弹中应没有明显

De燃烧残渣, 若发现黑色残渣, 则应重做Shi验。 称取剩余未燃烧的镍铬丝的重量。

Zui后擦干氧弹和盛水内桶。

2、重复以上的实验步骤。

3、萘的燃烧热测定

Cheng取约 0.75g 的萘,按上述方法测定。

六 数据处理

(1)苯甲酸 1

Yang品质量:1.380g 反应用的镍铬Si质量:0.018-0.016=0.002g

Shui的质量:3000.7g 外桶温度:9.286℃

①数据

Shi间 /S 60 120 180 240 300 360 420 480 540 温度 /℃ 8.204 8.214 8.211 8.225 8.229 8.231 8.232 8.234 8.234 时间 /S 600 点火 615 630 645 660 675 690 705 温度 /℃ 8.235 8.238 8.311 8.561 8.945 9.263 9.630 9.861 时间 /S 720 735 750 765 780 795 810 825 840 温Du /℃ 10.041 10.158 10.243 10.306 10.363 10.409 10.444 10.473 10.503 时间 /S 855 870 885 900 915 930 945 960 975 温度 /℃ 10.525 10.545 10.565 10.581 10.596 10.610 10.622 10.633 10.643

Shi间 /S 990 1005 1020 1035 1050 1065 1080 1140 1200 温度 /℃ 10.650 10.657 10.671 10.676 10.681 10.685 10.689 10.701 10.709 时Jian /S 1260 1320 1380 1440 1500 1560 1620 1680

Wen度 /℃ 10.713 10.714 10.714 10.712 10.710 10.707 10.704 10.701

②雷诺温度校正图

③苯甲酸的 ΔT :10.725-8.250=2.475℃

(二)苯甲酸 2

Yang品质量:1.063g 反应用的镍铬Si质量:0.017-0.010=0.007g

Shui的质量:3000.6g 外桶温度:9.517℃

① 数据

Shi间 /S 60 120 180 240 300 360 420 480 540 温度 /℃ 8.467 8.471 8.503 8.518 8.528 8.535 8.540 8.545 8.552 时间 /S 600 点火 615 630 645 660 675 690 705 温度 /℃ 8.560 8.558 8.562 8.936 9.329 9.581 9.821 9.952 时间 /S 720 735 750 765 780 795 810 825 840 温度 /℃ 10.034 10.104 10.159 10.196 10.232 10.269 10.286 10.307 10.326

Shi间 /S 855 870 885 900 915 930 945 960 975 温度 /℃ 10.343 10.358 10.371 10.383 10.396 10.403 10.412 10.420 10.428 时间 /S990 1005 1020 1035 1050 1065 1080 1140 1200 Wen度 /℃ 10.433 10.439 10.444 10.449 10.452 10.457 10.460 10.471 10.477 时间 /S1260 1320 1380 1440 1500 1560 1620 1680

Wen度 /℃ 10.479 10.481 10.483 10.485 10.485 10.485 10.485 10.485

②雷诺温度校正图

③苯甲酸的 ΔT :10.490-8.458=2.032℃

(三)萘

Yang品质量:0.873g 反应用的镍铬Si质量:0.015-0.009=0.006g

Shui的质量:3000.5g 外桶温度:9.430℃

①数据

Shi间 /S 60 120 180 240 300 360 420 480 540 温度 /℃ 8.609 8.650 8.666 8.675 8.680 8.684 8.690 8.692 8.693 时间 /S 600 点Huo 615 630 645 660 675 690 705

Wen度 /℃ 8.695 8.705 8.882 9.231 9.526 9.846 10.151 10.350 时间 /S 720 735 750 765 780 795 810 825 840 温度 /℃ 10.487 10.587 10.560 10.714 10.757 10.795 10.827 10.856 10.881 时间 /S 855 870 885 900 915 930 945 960 975 温度 /℃ 10.904 10.923 10.939 10.954 10.968 10.993 11.003 11.000 10.000 时间 /S 990 1005 1020 1035 1050 1065 1080 1140 1200 温度 /℃ 11.019 11.026 11.033 11.039 11.043 11.048 11.052 11.064 11.072 时间 /S 1260 1320 1380 1440 1500 1560 1620 1680

Wen度 /℃ 11.075 11.077 11.078 11.078 11.074 11.072 11.070 11.067

②雷诺温度校正图

③萘的 ΔT :11.090-8.700=2.390℃

Ⅰ 根据苯甲酸 1和苯甲酸 2的 ΔT He恒容燃烧热计的平均值算水当量:

Q v1=Qp -ΔnRT 1=-3226.9-(-0.5)×8.314×282.976×10-3=-3226.78kJ/mol

C j 水 1=((m 样 1/M ) Q v1 +l? Q l )/ ΔT 1=-14.7485 kJ/K

Qv2=Qp-ΔnRT2=-3226.9-(-0.5) ×8.314×282.677×10-3=-3325.725 kJ/mol

C j 水 2=((m 样 2/M ) Q v2 +l? Q l )/ ΔT 2=-13.837 kJ/K

Suo以平均水当量 C j 水 =-14.293 kJ/K

Ⅱ 根据水当量和萘的 ΔT ,求出萘的 Qv :

Q v =((C j 水 ×ΔT- l? Q l )×M)/m样 =((-14.293×2.390+1400×10-3×0.006) ×128.2)/0.873=-5015.200 kJ/mol

Ⅲ 计算萘的恒容燃烧热 Q p :

Q p =Qv +ΔnRT =-5015.200+(-2)×8.314×282.581×10-3=-5019.899kJ/mol Ⅳ 相对误差:

E %=(Q p (实验值 )- Qp (理论值) ) / Qp (理论值) =(-5019.899+5154)/(-5154) =-2.601%

七 思考题

1、固体样品为什么要压成片状?

Da:压成片状有利于样品充分燃烧。

2、在量热学测定中,还有哪些情况可能需要Yong到雷诺温度校正方法?

Da:需要准确测量温度的时候。

3、 在燃烧热实验中 , 哪些是体系 ? 哪些是环境 ? 有无热交换 ? 若有热Jiao换 , 那么这些 热交换对实验有何影响 , 如何处理?

Da:在本实验装置中,氧弹的内部是被测物质De燃烧空间,是燃烧反应体 系。 氧弹壳及Huan境恒温式量热计及内外筒内的水为环境。 Sheng水桶、 3000ml 水 (刚 好可以Yan没氧弹) 和氧弹三部分组成了测量体系, 测量体系与环境之间有热量的 交换, 因Wei理想的绝热条件是不可能达到的, 同时影Xiang热量的交换量大小的因素 也比较多,与体Xi、环境的材质有关;与体系、环境的接触界Mian积大小有关;与 体系、环境的温差有关。Chu理:在本实验过程中,样品点火燃烧以后体Xi的温度 肯定将高于环境的温度, 体系将Re传递给环境, 因此就必须在样品点火燃烧Yi前 使体系的温度低于环境的温度, 使体Xi从环境处获得热量, 并使体系获得的热量 与传出的热量尽量抵消,这样测量的效果就Xiang当于绝热体系的结果。

4、开始加入内筒的水温为什么要选择比环境Di 1℃左右?

Da:减少因未采用绝热式热量计而引起的热辐She误差。

3、 在用苯甲酸标定水当量时与测定萘的燃Shao热时, 量热计内桶的水量是否一致, 为Shi么?

Da:一致的,因为同一热量计的水当量一致。

4、燃烧热实验中,哪些因素容易带来实验误Cha?如何改进实验精度?

Da :体系与环境的热交换容易带来实验误差,应该改进实验装置。

八 实验小结

Tong过此次实验我了解了燃烧热的定义, 熟悉Liao热量计中主要部分的原理和作 用, 初步Zhang握了氧弹热量计的使用方法, 并学会了用Lei诺图解法校正温度改变值。 此次实验中在Mei次点火记录温度后需检查氧弹中是否有黑色Can渣, 即样品是否燃 烧完全。在使用氧弹De时候应注意点火装置是否就位,否侧会造成Dian火失败。

燃烧热的测定

Shi验一 燃烧热的测定

1. 摘要

Dan式量热计，由M.Berthelot[1][2]于1881年率先报导，时称伯塞洛Te(Berthlot bomb)氧弹。目De是测?U、?H等热力学性质。绝热量热法，1905年由Richards提出。后由Daniels[3]等人的发展最终被采用。初时通过电加热外筒维持绝热，并使用光电Chi自动完成控制外套温度跟踪反应温升进程，Da到绝热的目的。现代实验除了在此基础上发Zhan绝热法外，进而用先进科技设计半自动、自Dong的夹套恒温式量热计，测定物质的燃烧热，Pei以微机处理打印结果。利用雷诺图解法或奔Te公式计算热量计热交换校正值?T。使经典Er古老的量热法焕发青春。

1mol 物质完全氧化时的反应热称为燃烧Re，燃烧产物必须是稳定的终点产物CO2（g）和H

公式：

(2.1.1)

Qiu水当量CJ及萘的燃烧热QV

?

YangQVJ (2.1.2)

Di一次燃烧，以苯甲酸作为基准物，求水当量C（热量计热容），单位为J?K?1。J第Er次燃烧，测被测物质萘的恒容燃烧热QV，Li用（2.1.1）式再求算Qp。 两次升温值都利用雷诺校正图求?T值。Huo用奔特公式校正?T：

1

Guan键词：燃烧热 氧弹式热量计 水当量 Wu差传递 2. 仪器与试剂

Yang弹热量计 1套 氧气钢瓶 1只 压片Ji 1台 容量瓶 2000mL 1个 万用Biao 1个 烧杯（1000mL 2000mL） 各1只

Zhuan用燃烧丝(中间绕几圈成电炉丝状) 10~15cm

HR—15B多功能控制箱 1Tai 可与微机连接并打印输出 苯甲酸（A?R）1.0~1.2克 萘（A?R）0.6~0.8克 均压成片状。 经典式: 贝克曼温Du计

Xian代式: 铂电阻＋电桥代替贝克曼温度计 新式氧弹与压片机

Ban自动: 热敏电阻探头，数显型或微机型外Jia套恒温式。

Quan自动式：铂电阻传感，WZR－1微电脑精Mi快速自动热量计，自动数据处理。 半自动Shi：WHR—15A（B）数显型氧弹式(BXing可配微机)热量计主机部分：

3． 预习与提问

（1） 什么是燃烧热？其终极产物是什么？

（2） 实验测仪器常数采用什么样的办法？Shui当量是什么含义？

（3） 氧弹式热量计测燃烧热的简单原理？Zhu要测量误差是什么？如何求Qp？ （4） 为什么说高精度的燃烧热数据较之生成热数Ju更显得必要？ 4． 操作注意 准备工作：

①检验多功能控制器数显读数是否稳定。熟习Ya片和氧弹装样操作，量热计安装注意探头不De碰弯，温度与温差的切换功能键钮，报时及Deng闪烁提示功能等。 ②干燥恒重苯甲酸(0.9~1.2g)和萘(0.6~0.8g)Ya片，注意紧实度，分析天平称样。③容量瓶Liang取3000mL水，调节水温低于室温1K。

④量取两根10厘米点火丝，中段在原珠笔蕊Shang绕几圈。燃烧丝缚紧使接触电阻尽可能小。Yang弹充氧注意小动作缓缓旋开减压阀。 ⑤氧Dan内预滴10mL水，促产物凝聚成硝酸。

5．数据处理

(1) 列表 环境温度：13.85℃ 体系水温：12.73℃

Ben甲酸0.400? （3）计算

Tu2.1.3 雷诺校正图

M苯甲酸=122.12 M萘=128.11

①求卡计水当量CJ（J?K?1）

(?

Q1??3226.9?

Q1W1?qb

?T1

?1

12

)?8.31?2981000

??3225.7kJ?mol

?1

??26414J?g

?1

CJ???W水C水?

26414?0.9655?2.9?9

1.728

?3000?4.184

?2222J?K

②求萘的恒容燃烧热

QV,萘?

3000?4184?2222?2433?2.9?8

0.8866

?1

??40.517kJ?g

?1

??5194kJ?mol

③求萘的恒压燃烧热

C10H8?12O2(g)?10CO2(g)?4H2O(g) ?n= ?2 QP=QV+?nRT=?5194+(?2)?8.324?298/1000=?5189kJ?mol?1?K?1

④误差估算

?QPQP

?

5189?5154

5154

?0.9%

(4)误差分析与结果要求

Wu差分析参阅前述《误差与数据处理》部分，Shi验要求萘的燃烧热测定误差QP,实与文献ZhiQP，标=?5153.85 kJ?mol?1的误差小于3%。根据厂家提供的技术Zhi标：仪器重复性误差小于0.2%。热容量Zhong复性误差40J?K?1。量热计热容量15000J?K?1。氧弹密封性充氧3.5MPa。

Gen据实验误差的分析，主要直接测量误差是温Du的测量，约占3/4；称样与量水误差相当；量铁丝误差只占全部直接测量误差的1%；Huan有氧气中残剩氮气，在电火花和高温下生成Xiao酸的放热效应： 2N2(g)+5O2(g)+2H2O(l)?4HNO3(l)

Ke以用蒸馏水洗涤氧弹内壁后用0.1M的NaOH溶液滴定，每mL相当于6J(1.43卡)。总热值与燃烧丝放热量相当。而所有Zhi接测量误差总量不超过1%。所以实验的主Yao误差来自绝热条件不够引起的热辐射即热泄Lou问题。理想的热量计应做到量热系统与作为Huan境的①外夹套水同步升温；②搅拌热的修正Wen题。改进后的精密弹式量热计。重复性测量Wu差通常能达到小于0.1%，一些与现代电Zi技术相关的完全自动化的热量测定仪器已经Jin入实验室。不过为了考虑实验原理的教学需Yao而有时反而更青睐半自动仪器。 6. 点Ping

（1）实验关键：点火成功、试样完全燃烧是Shi验成败关键，可以考虑以下几项技术措施：

①试样应进行磨细、烘干、干燥器恒重等前处Li，潮湿样品不易燃烧且有误差。 压片紧实Du：一般硬到表面有较细密的光洁度，棱角无Cu粒，使能燃烧又不至于引起爆炸性燃烧残剩Hei糊等状。

②点火丝与电极接触电阻要尽可能小，注意电Ji松动和铁丝碰杯短路问题。 ③充足氧(2MPa)并保证氧弹不漏氧，保证充分燃烧。Ran烧不完全，还时常形 成灰白相间如散棉絮Zhuang。

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Ban钮或置0时）误点火，样品先已燃烧的事故。

(2) 氧弹内预滴几滴水，使氧弹为水汽饱He，燃烧后气态水易凝结为液态水。

Shi样在氧弹中燃烧产生的压力可达14MPa，长期使用，可能引起弹壁的腐蚀，减少其强Du。故氧弹应定期进行20MPa水压检查，Mei年一次。

Yang弹、量热容器、搅拌器等，在使用完毕后，Ying用干布擦去水迹，保持表面清洁干燥。恒温Wai套（即外筒）内的水，应采用软水。长期不Shi用时应将水倒掉。

Yang弹以及氧气通过的各个部件，各联接部分不Yun许有油污，更不允许使用润滑油，在必须润Hua时，可用少量的甘油。

(3)仪器应置放在不受阳光直射的单独一间Shi验室内进行工作。室内温度和湿度应尽可能Bian化小。最适宜的温度是20?5℃。每次测Ding时室温变化不得大于1℃。因此。室内禁止Shi用各种热源，如电炉、火炉、暖气等。

(4) 如用贝克曼温度计，其调节可以归纳Wei倒立连接、设定温度、正立震断和校验四步，注意别让水银过多地流向弯曲贮管，导致因Shui银重而在正立时，玻管扩张处挂不住。也绝Bu允许放在电炉上烤等骤冷骤热情况出现。在Jing密的测量中，应进行贝克曼温度计的校正。Gai进后的本实验普遍采用热敏电阻温度计、铂Dian阻温度计或者热电堆等，相应配以电桥、指ShimV值，实际已转换为温度 (数显温度计) 的仪器，能自动记录温度，精密度可达10?4~10?5K。国产型号为半自动HR—15A(B)数显微机型或WHR—15全Zi动微机型氧弹式热量计。进入了全面启用电Nao处理数据的新时代。

（5）苯甲酸和萘燃烧产物的热容差别因为产Wu量小而仪器热容的基数相对较大而可以忽略。

（6）量热方法和仪器多种多样，可参阅复旦Da学物理化学实验教材。量热法广泛用来测量Ge种反应热如相变热等。本实验装置除可用作Ce定各种有机物质、燃料、谷物等固体、液体Wu质的燃烧热外，还可以研究物质在充入其它Qi体时反应热效应的变化情况。 7．解题研Xi

（1）如何利用萘的燃烧热数据计算萘的标准Sheng成热？

解 应是：

S）+12O2（g）=10CO2(g)+4H2O(l) ? fH萘

?fH萘?10?fHCO2?4?fH

H2O

??CH萘

（2）实验中，如何划分体系和环境？是怎样Jin行热交换的？

Jie 体系：据吸热＝放热的2.1.2式分Xi，氧弹、内筒(包括沉没在水中的一截搅拌Bang)和水。环境：夹套中水和搅拌器产生的搅Ban热。

Ben法属于普通环境恒温式量热计。热交换是实Yan引进的主要误差，水温低于室温的前期，环Jing向体系放热引进正偏差（体系升温）；高于Shi温后，环境吸收体系的热量引进负偏差，所Yi用雷诺校正图进行适当的升温差值校正。 （3）如何测定液态物质如煤油、松节油类的Fa热量？

Jie 通常采用小玻璃管或药片胶囊封装。包装Wu的燃烧热也要注意扣除。 （4）起始内筒Shui的温度，为什么选择比环境低1K左右？

Jie 实验本希望在尽可能接近绝热的条件下进Xing。根据称样量范围，升温变化应 在1.5~2度之间，所以选择起始水温低于环境1度Zuo右，以减少因未采用绝热式热量计而引起的Re辐射误差。

(5) 何谓热量计水当量？其单位是什么？

Jie 体系中除水以外热量计的总热容，用相当Yu多少克水的热容来定义，设燃烧产生的热为Q，则Q=M（w+w?）/mol，M为水De分子量，w+w?即水与热量计的质量(g)，水当量就是热量计每升高1摄氏度所需的Re量。

Shui当量用基准物质(优质纯的苯甲酸)来标定，具有实验常用的测仪器常数的意义。其单位ShiJ?K?1或kJ?K?1，是标准的二级Zhuang态函数单位。这与水的质比热容C水的意义He单位都是不同的。

(6) 试述作为性质函数的热容在状态函数Ding位阵中的定位和作用？

Jie 定容或者定压热容作为热力学性质函数在Zhuang态函数阵中是唯一“无向定位”的二级函数。即T——Cp，T——CV。它们与具有阴Yang极性的?S——T+分别构成正交矩阵，无Xiang积为零

(

n

?y1???*HH****

dZi=?xjdyj= =XY= =[xj]{yj}=[ x1 x2… xn] ?y2?=0

j?1???

??

Cong而得到的公式即下面式中的中段等式 ?yn?

2

2

?F?T

)V??(

?S?T

V??

CVT

2

Cp?S?G

， ?0(??()???0 pp2

?T?TT

Xian示能量一级函数的二阶偏导均为小于零的值。位能曲线呈现凸形。而S与T间便形成“偶Ji自导”。与另一对利用理想气体状态方程进Xing偶极自导得到的

(

?F?V

2

2

T??(

?p?V

)T?

nRTV

2

?0，(

?G?p

2

2

)T?(

?V?p

)T??

nRTp

2

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Xian示位能曲线呈现凹、凸，

Tu2.1.4 FGHU四象区热力学曲面 Fan观化学能(?dn)、表面能(?dA)所Yi没有热容的无向定位，就不可能出现热力学Wei能曲面，也就没有G图。 （7）实验作为Ding容测定的意义何在？

Jie 样品的燃烧热在氧弹中定容下测定的，其Chan物初始生成CO2(g)+H2O(g)。Gen据pV=nRT确证为定容化学反应。H2O(g)凝聚为液态水的凝聚热也包括在定容Ran烧热中。在氧弹式量热计中测的燃烧热为QV,而一般化学计算用Qp,可由下式换算Qp=QV +△nRT.

(8) 为什么说高精度的燃烧热数据是必要De？

Jie 因燃烧热往往数值较大，而一般反应热(Huo生成热)数值较小，由两个大数(燃烧热)Zhi差求较小的数(反应热或生成热)，误差显Jian。

(9) 对厂商提供的技术指标：量热计热容Liang15000J?K?1；氧弹密封充氧3.5MPa。有何实验体会？

Jie 量热计热容量是指包含水、氧弹、内筒、Jiao拌棒、传感器探头、氧弹内预加的10mLShui和点火丝等均在内的量热体系总热容。既非Yang弹热容，也并非热交换公式中的热量计水当LiangCJ，意即15000?3000?4.18=CJ。所以15000是个大约数。氧弹Qi密性额定不能超过3.5MPa(35标准Da气压)，试验表明，充氧超过5 MPa，Chu现哨叫声，氧气自塑封轴套间隙处形成的似Kou哨般泄气警示声音。

（10）在苯甲酸燃烧测定卡计水当量和测定Zuo的燃烧热时，两者产物的热容差别是否需要Kao虑？

Jie 热容随温度的变化关系是根据基尔霍夫定Lv，已知水和二氧化碳的热容，以 及在苯甲Suan和萘燃烧反应中所生成水和二氧化碳的差值，可以进行校正。但在一 般精度要求不高的Shi验中，它与硝酸滴定这二项都是忽略的。 （11）比较绝热式与环境恒温式量热计的差Bie？

Jie 绝热式量热法的原理如摘要中所述，其结Gou包括：(1)恒温或绝热外套的静 态水桶Ka计。国内生产的JR－7A型绝热式量热仪Shi按照英国Gallenkamp公司生产的Quan氧弹卡计的设计而制造的一种静态水桶卡计，它的精度约为0.1%，它将内筒、外套、Dian源和控制电路全于一体，靠内筒和外套各插Yi支热敏电阻的温差响应，由控制电路自动完Cheng绝热控制[4]。

参考文献

[1] M.Berthelot.Ann. Chim. Phys,23.160 (1881)

[2].W.Hemminger.G.Hohne,”Calorimetry.Fundamentals and Practice”,Verlay Chemie.(1984) [3] A.W.Cobb and E.C.Gilbert,J.Am. Chem.Soc.,57(1)35(1935)

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