1.527K
= 14.51kJ/K
2.萘的燃烧实验 萘与合金丝总重 0.5968g，合金丝重 0.0221g，燃烧后剩余 0.0094g。 在以 22.860℃作为零点时测量得到的温差用 Origin 作出下图：
图 5 萘燃烧曲线的雷诺校正图
温差为 0 时，时间为 1309s。
对 FH 段和 DG 段进行线性拟合，得到下图：
由于反应体系无法隔热，所以采用雷诺校正法来尽可能地减小误差。燃烧 前使体系的温度低于环境温度，得到一条吸热曲线，燃烧及传热完全后体系温 度高于环境温度，又会得到一条放热曲线，将其拟合到温度为室温时刻，即可 得到较为准确的 ΔT 数据。
图 1 绝热较差（左）和绝热良好（右）的雷诺校正图
综上，本实验通过测定两组温度变化数据，利用雷诺校正法和下列公式
关键词：燃烧热，氧弹卡计，萘
前言
物质的燃烧热是指一摩尔的物质完全燃烧所放出的热量。完全燃烧指的是 燃烧物中所有元素都出于最高价态。一般考虑的是物质在恒定条件下的燃烧 热，如本实验中最终测定的是物质在通况下的燃烧热，即各反应物和生成物都 处于通况下的状态。
热是一个不易测定的物理量，本实验通过测量温度变化来间接测定。本实 验所用恒温氧弹量热卡计是一种热容固定，易操作的仪器，加之水的热容已 知，且温度易于测量，令其作为传热介质即可测定体系的温度变化。
结果与分析
1.实验结果 实验得到萘的燃烧热为 5104kJ/mol。（数据处理见附件） 查阅资料，得到萘的恒压标准燃烧热 ϴ(298.15K, 1atm) = 5154kJ/mol， 相对误差为-0.97%。 2.误差分析 ①从操作过程来看： （1）在称量总质量到燃烧中间有很长一段时间，如果压片稍有松动则可能 部分脱落而无法完全点燃，导致放出的热量偏小； （2）操作时是裸手，可能会有油脂附着在样品和合金丝表面影响放热量， 从而影响实验结果； （3）装入的水量较大，量取时不能保证两次实验绝对相等，可能会产生一 定的相对误差。
实验三
燃烧热的测定
郭璟 中国科学技术大学少年班学院
合肥 230026
摘要：利用苯甲酸来定标氧弹卡计的热容，进一步测定萘的燃烧热。另外对本 实验方法的误差来源和利弊进行了分析。 Abstract: I measured the combustion heat of naphthalene with oxygen bomb calorimeter calibrated by benzoic acid, and analyzed the source of deviation and pros and cons of this experimental method.
0.752，则 ΔT=1.527℃。
下面计算卡计热容。由于合金丝只测了质量，所以利用合金丝线密度
0.9983mg/cm 来计算有
0.0231 − 0.0140
= 2.9J/cm ×
= 26.43
0.9983 /
所以有
卡=∆ =
标 标+ ∆
(0.8594 − 0.0231)g × 26460J/g + 26.43J =
2.操作
图 2 氧弹卡计结构图
①装样并组装仪器： （1）取一段 20cm 左右的合金丝，并在分析天平上准确称量，对折后在中间 弯成一个线圈。 （2）称取大约 0.8g 苯甲酸，使用压片机将其压在线圈上。 （3）将金属丝两端固定在氧弹内部，组装氧弹并用高压氧瓶充入 1.6 个大 气压的氧气。 （4）组装氧弹卡计。上述过程中每对氧弹进行一次操作就要用万用电表检 测氧弹电极是否连通。
②从数据处理来看： （1）在苯甲酸的燃烧温度曲线 DG 段拟合时可以发现曲线还处于上凸阶 段，并未呈现线性，如果再等待 10~15 分钟可能会呈现和萘的 DG 段一样的形 式。这样的结果可能是由于体系与环境温差较小，使得传热速度变化率也很 小，这样会影响拟合，可能会带来不小的误差； （2）从数据中看到，在测量苯甲酸的过程中，室温升高了 0.280℃，这会 使得体系与环境之间传热速度发生变化，带来一定的误差。 3.讨论： ①减小实验误差的方法：根据误差分析，应该尽可能地把压片压实，并去 掉易脱落的毛刺，操作时应佩戴手套；点火后应多等待一段时间，待确认温度 呈线性变化再停止实验。 ②关于本实验方法的利弊：本方法的优点是很明显的，以计算机代替了人 力记录数据，更加便捷和准确；但是缺点也存在，或者说这是作为系统误差存 在于所有的实验方法，那就是在温度线性变化的时候，如果斜率非常小，那么 放大之后其采集的数据点将会看上去是分段的而非连续的，这样线性拟合的拟 合度不会很大；另外对于这些较为精密的仪器，需要的环境条件也相对苛刻， 个人认为普通实验室的条件并不能较为准确地达到仪器测量要求。 ③实验心得：本实验利用较为精密的氧弹卡计和温差仪来测量物质的燃烧 热，并利用计算机记录数据，方便准确。通过这次实验，我掌握了使用上述仪 器的方法，并且了解了雷诺校正法的原理和具体处理过程，也知道了高压氧瓶 充气的相关安全事项，同时巩固了燃烧热的概念和恒压燃烧热与恒容燃烧热的 区别。我还思考了本实验的误差来源和方法的利弊，可谓是受益匪浅。
图 4 苯甲酸燃烧曲线 FH（左）和 DG（右）段的线性拟合
方程分别为 td = 3.367 × 10 t − 0.805 和 td = 1.137 × 10 t + 0.742，拟合
度为 0.98713 和 0.81578。在 t=915 时，得到 A 点和 C 点的 td 分别为-0.774 和
标+
卡=∆ =
∆
卡∆ − ′
待测 =
×
待测
=
待测
待测 + ∆ ∙
（Q’=2.9J/cm 为单位长度合金丝燃烧热，M 为待测物质分子量）即可求得通况
下萘的标准燃烧热。
实验部分
1.仪器和药品 BH-IIS 型燃烧热数据采集接口装置——南京南大万和科技有限公司 HR-15B 型氧弹式热量计——南京南大万和科技有限公司 星牌 MODEL MF500 万用电表——上海第四电表厂有限公司 电子天平、分析天平 CPA2245，BP3109，CP323S 型——赛多利斯科学仪器 （北京）有限公司 769YP-15A 粉末压片机——天津市科器高新技术公司 苯甲酸、萘
为了标定氧弹卡计的热容，本实验采用标准物质法。已知苯甲酸的燃烧热 是 26460 J/g，在压片后扣除合金丝的质量即可知标准物质的质量，即可知完全 燃烧后放出的热量，通过测量体系的温度变化则可确定氧弹卡计的热容。之后 在萘质量已知的情况下，测量体系的温度变化，则可以用燃烧放出的能量反推 萘的燃烧热。
图 6 萘燃烧曲线 FH（左）和 DG（右）段的线性拟合
方程分别为 td = 2.558 × 10 t − 0.859 和 td = −9.026 × 10 t + 0.767，拟
合度为 0.99454 和 0.90022。在 t=1309 时，得到 A 点和 C 点的 td 分别为-0.826
和 0.755，则 ΔT=1.581℃。
实验结果要求的是恒压反应热，而实验条件符合的是恒容条件，所以需要 转换，公式为 = + ∆ ∙ ，其中 Qp 是恒压反应热，QV 是恒容反应热， Δn 是反应体系中气态物质的总物质的量变化，T 是反应温度。同时还要注意焓 变随温度的变化： = ∆ ，Cp 是体系的恒压热容，在温度变化不大时，可以 认为它是常数。本实验用热容较大的水作为介质，可以使温度变化较小，增加 近似的准确性。
参考资料
物理化学 高等教育出版社 傅献彩等著 百科附件：数据处理1.苯甲酸燃烧实验 苯甲酸与合金丝总重 0.8594g，合金丝重 0.0231g，燃烧后剩余 0.0140g。 在以 22.580℃作为零点时测量得到的温差用 Origin 作出下图：
图 3 苯甲酸燃烧曲线的雷诺校正图
温差为 0 时，时间为 915s。 对 FH 段和 DG 段进行线性拟合，得到下图：
②燃烧和测量温差： （1）用温差计将量热计恒温水套温度置零。 （2）在水盆中放入半盆自来水，用温差计测量水盆里的自来水温度，用加 冰或加热水的方法调节水温低于外套温度 1.3~1.4℃。 （3）用容量瓶准确量取 3000ml 已调好温度的水，倒入内筒。将测温探头插 入内筒测温口中，插入马达，盖上绝热板。 （4）开启搅拌马达，待温差显示为-0.80 时开始使用软件记录数据。 （5）当温差为-0.75 时插好点火电源，按 “点火”按钮，在几十秒内温差测 定仪的读数骤然升高，之后读数平稳时停止记录，拔掉点火电源。 （6）取出氧弹，从放气阀排出废气，旋开氧弹盖，称量剩余的铁丝质量， 根据公式计算 C 卡的值。 ③萘恒容燃烧热的测定： 称取约 0.6g 的萘，按上述操作步骤，压片、称重、燃烧等实验操作重复一次 （温差为-0.85 时开始测量，-0.8 时点火）。测量萘的恒容燃烧热 QV，并根据公式 计算 Qp，即为H，并与手册作比较,计算实验的相对误差。
下面计算燃烧热。合金丝放热
0.0221 − 0.0094
= 2.9J/cm ×来自= 36.890.9983 /
所以有
卡∆ − ′
14.51 J/K × 1.581K − 36.89J
萘=
×=
萘
(0.5968 − 0.0221)g
× 128.2g/mol
= 5109kJ/mol
另由萘的完全燃烧反应方程式
C H (s) + 12O (g) = 10CO (g) + 4H O(l)
得到 Δn=-2，则萘的恒压燃烧热为
= + ∆ ∙ = 5109 J/mol + (−2)mol × 8.314J/(mol ∙ K) × 296.01K
萘
萘
= 5104kJ/mol