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燃烧热的测定实验报告


点火丝的质
量 m 铁 1/g 苯甲酸 2 质
燃烧的点火丝质量/g
系统温度 /℃
/g
量 m 样/g
t / 温度/℃ t / 温度/℃ t / 温度/℃
min
min
min
t / min 温度/℃
第一次测量萘样品
燃烧后剩下
点火丝的质量
点火丝的质
m 铁/g 压片质量 m 压
/g
量 m 铁 1/g 萘 1 质量 m 样/g
2、什么是卡计和水的热当量如何测得 答:卡计和水的比热容 C 就是热当量。本实验通过样品苯甲酸可以测得。 3、测量燃烧热两个关键要求是什么如何达到 答:1、实验系统绝热 2、样品完全燃烧以及放出的热完全被吸收。保证系统 绝热良好效果采用本实验外槽恒温式氧弹卡计,而样品完全燃烧需要保证样品的 压片质量要高,以及充氧要充分。
QV ,m
C(T2 T1 ) n
式中,Qv,m 为样品的恒容摩尔燃烧热(J·mol-1);n 为样品的摩尔数(mol);C 为 仪器的总热容(J·K-1 或 J /℃)。上述公式是最理想、最简单的情况。
但是,由于(1):氧弹量热计不可能完全绝热,热漏在所难免。因此,燃 烧前后温度的变化不能直接用测到的燃烧前后的温度差来计算,必须经过合理的 雷诺校正才能得到准确的温差变化。(2)多数物质不能自燃,如本实验所用萘, 必须借助电流引燃点火丝,再引起萘的燃烧,因此,等式(2)左边必须把点火 丝燃烧所放热量考虑进去就如等式(3):
=Qp,m
=

KJ / mol 如果不考虑温度的变化对标准燃烧热的影响,我们将这次该实验条件下()萘的 恒压燃烧热近似认为恒压摩尔燃烧热。
七、讨论分析 1、实验结果讨论分析 (1) 实验误差计算
查表得, Qp, m (萘,25℃ )=— kJ/mol
相对误差=
|
Q p,m 测量 Q p.m理论值 Q p.m理论值
m苯甲酸 ——为苯甲酸的质量,g。
利用雷诺作图法处理结果如下图:
图一:苯甲酸 1
图二:苯甲酸 2
由图一、二可得苯甲酸燃烧引起卡计温度变化差值分别为
△T1= K
△T1= K
现将计算 C 值所需数据及计算结果整理如下:
样品
温差
点火丝 苯 甲 酸 恒 容 点 火 丝 燃 苯 甲 酸
C/
△T1/ K 质量/g 燃 烧 热 烧
QV点火丝 ——为点火丝的恒容燃烧热(-·g-1)
m点火丝 ——为点火丝的质量,g;
m萘 ——为萘的质量,g
利用雷诺作图法处理结果如下图:
图三:萘 1
样品 温 差 △ T1/ K
萘1 萘2
点火丝 质量/g
图四:萘 2
点火丝 萘用量/g
C
恒容摩尔
燃烧热
KJ / mol 燃烧热
KJ / g
KJ / mol
平均值 KJ / mol
(3)萘的恒压摩尔燃烧热 由(2)可得萘的恒容摩尔燃烧热 故根据燃烧方程式:
C8H10 (s) 10.5O2 (g) 8CO2 (g) 5H2O(l)
可得萘的燃烧焓:
Qp,m Qv,m △nRT
两次实验其系统温度分别为℃和℃
计算后取平均值得萘在时其摩尔燃烧热为
Hc m
t/ 温度/℃ t / min 温度/℃
min
min
min
2.数据处理
(1)、计算仪器常数的计算
查表可得苯甲酸标准状况下其摩尔燃烧焓为△cHm= —mol
苯甲酸燃烧反应方程式为:
C7H6O2(s) + 7.5O2(g)
3H2O(l) + 7CO2(g)

△ rHm
=
Hc m
=
Q = Q p,m
v,m
由环境辐射进来的热量和搅拌引进的能量而造成卡计温度的升高,必须扣除之。 CC’表示卡计向环境辐射出热量和搅拌而造成卡计温度的降低,因此,需要加上, 由此可见,AC 两点的温度差是客观地表示了由于样品燃烧使卡计温度升高的数 值
图 4-1 绝热较差时的雷诺校正图
图 4-2 绝热良好时的雷诺校正图
有时卡计的绝热情况良好,热漏小,而搅拌器功率大,不断稍微引进热量,使得
2、实验过程等讨论
(1) 注意事项 i. 把苯甲酸在压片机上压成圆片时,压得太紧,点火时不易全部燃烧;压得太
松,样品容易脱落;要压得恰到好处。样品的质量过大或者过小也会造成误 差。 ii. 将压片制成的样品放在干净的滤纸上,小心除掉有污染和易脱落部分,然后 在分析天平上精确称量。 iii. 安装热量计时,插入精密电子温差测量仪上的测温探头,注意既不要和氧 弹接触,又不要和内筒壁接触,使导线从盖孔中出来,接触了对测温造成误差。 防止电极短路,保证电流通过点火线。 iv. 氧弹充气不离人,一只手始终抓住充气阀,以免意外情况下弹盖或阀门向外 冲出。 v. 热量计的绝热性能应该良好,但如果存在有热漏,漏入的热量造成误差;搅拌 器功率较大,搅拌器不断引进的能量形成误差。 (2) 实验心得 充分体会到计算机程序的强大,数据的原始记录和进一步的处理,若有人工 完成,一方面计算繁琐,另一方面误差较大。而计算机程序则迅速精确的实现数 据的处理,无论对于实验者还是实验质量的提高都相当有益。
八、结论
cHm




= KJ / mol
九、思考题 1、实验测量得到的温度差值为何要经过雷诺作图校正,还有那些误差来源 会影响测量结果。
答:内水桶不是完全绝热,体系和环境之间的热交换途径有:传导、对流、 辐射、蒸发和机械搅拌。为了校正这部分损失,用雷诺图解法进行校正。其他误 差来源在结果讨论中已讨论。
nQV ,m m点火丝Q点火丝 CΔT
式中:m 点火丝为点火丝的质量,Q 点火丝为点火丝的燃烧热,为 J / g, T 为校正后的温度升高值。
仪器热容的求法是用已知燃烧焓的物质(如本实验用苯甲酸),放在量热计 中燃烧,测其始、末温度,经雷诺校正后,按上式即可求出 C。
雷诺校正:消除体系与环境间存在热交换造成的对体系温度变化的影响。 方法:将燃烧前后历次观察的贝氏温度计读数对时间作图,联成 FHDG 线如图2 -1-2。图中 H 相当于开始燃烧之点,D 点为观察到最高温度读数点,将 H 所对应 的温度 T1,D 所对应的温度 T2,计算其平均温度,过T点作横坐标的平行线, 交 FHDG 线于一点,过该点作横坐标的垂线 a,然后将 FH 线和 GD 线外延交 a 线于 A、C 两点,A 点与 C 点所表示的温度差即为欲求温度的升高 T。图中 AA’表示
燃烧后的最高点不出现,如图 2-1-3,这种情况下 T 仍可以按同法校正之。
三、仪器药品 外槽恒温式氧弹卡计(一个) 氧气钢瓶(一瓶) 压片机 (2 台) 数字式贝克曼温度计(一台) 0~100℃温度计(一支) 万用电表(一个) 扳手(一把) 萘(A .R) 苯甲酸(或燃烧热专用) 铁丝(10cm 长)
热 用量
KJ / mol KJ / g
/g
KJ / K
苯甲酸 1 苯甲酸 2
C 平均值 KJ / K
ห้องสมุดไป่ตู้
(2)计算萘的燃烧热 由公式可得,萘的恒容燃烧热:
Q萘 ( C△T m点火丝 • Q点火丝)128.18 m萘
式中: Qv萘 ——为萘恒容摩尔燃烧热, KJ / mol ;
K ——仪器常数,kJ·K-1 ; T ——样品燃烧前后量热计温度的变化值;
燃烧的点火丝质量/g
系统温度 /℃
t / 温度/℃ t / 温度/℃
t/ 温度/℃ t / min 温度/℃
min
min
min
第二次测量萘样品
燃烧后剩下
点火丝的质量
点火丝的质
m 铁/g 压片质量 m 压/g
量 m 铁 1/g 萘 2 质量 m 样/g
燃烧的点火丝质量/g
系统温度 /℃
t / 温度/℃ t / 温度/℃
四、实验步骤
(1)称取约左右的苯甲酸和点火丝质量,记录 m 苯甲酸和 m 铁,将称取的苯甲酸和 点火丝一起压片,再将压成的样品称重,记录 m 样+铁。
(2)将样品点火丝分别绑在氧弹卡记的两极上,旋紧氧弹盖,用万用表检查电 路是否通路,充氧气,反复充放 3 次。 (3)将氧弹插上电极,放入水桶内,加入水 3000mL,盖上盖子,打开搅拌器, 用温度计测定环境温度 T。 (4)插上贝克曼温度计探头,待温度稳定后,每隔 30s 读贝克曼温度计一次, 记录 10 个数据,迅速按下点火键,仍 30s 读数一次,直到温度出现最高点,此 阶段的温度作为燃烧期间的温度,当温度升到最高点并开始下降后仍每隔 30s 记录一次数据,记录 10 个数据。 (5)关闭电源,取下贝克曼温度计,拿出氧弹,放气,旋开氧弹盖,检查样品 燃烧结果。若燃烧安全,称量剩下的铁丝,倒去铜水桶的水并用毛巾擦干。 (6)称取左右萘,重复(2)-(5)操作。
+Δ
nRT
(1)
得苯甲酸标准状况下其恒压摩尔燃烧热为
Qv, m c H m nRT 3226 .9KJ / mol 0.5 8.314 J /(K mol ) 298 .15K 10 3 KJ / J 3228 .14 KJ / mol
如果不考虑温度的变化对标准燃烧热的影响,我们将这次该实验条件下苯甲酸的 恒容燃烧热近似认为恒容摩尔燃烧热。
燃烧热实验报告
一、实验目的 1、明确燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。 2、掌握量热技术的基本原理,学会测定奈的燃烧热。 3、了解氧弹卡计主要部件的作用,掌握氧弹量热计的实验技术。 4、学会雷诺图解法校正温度改变值。
二、实验原理
燃烧热是指 1 摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。在恒容条件下测得的燃烧
进热量而使其温度升高,也可以是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计的温
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