6668童海港《燃烧热的测定》.docx
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6668童海港《燃烧热的测定》
物理化学实验报告
院系化学化工学院
班级化学061班
学号06066118
姓名童海港
实验名称燃烧热的测定
日期2009.4.24同组者姓名王海燕
室温26.5℃气压100.8kPa
成绩
1、?
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1.掌握燃烧热的定义,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系;
2.熟悉热量计中主要部件的原理和作用,掌握氧弹量热计的实验技术;
3.用氧弹量热计测定蔗糖和萘的燃烧热;
4.学会雷诺图解法校正温度改变值。
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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热称为恒容燃烧热 在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热 若把参加反应的气体和反应生成的气体作为理想气体处理,则有下列关系式 Qp=ΔH=ΔU+Δ(pV>=QV+pΔV Qp=QV+ΔnRT 本实验采用氧弹式量热计测量蔗糖的燃烧热。 测量的基本原理是将一定量待测物质样品在氧弹中完全燃烧,燃烧时放出的热量使热量计本身及氧弹周围介质<本实验用水)的温度升高。 通过测定燃烧前后热量计<包括氧弹周围介质)温度的变化值,就可以求出该样品的燃烧热。 其关系如下: 其中,Ql为点火丝的燃烧热 氧弹是一个特制的不锈钢容器<如图)为了保证待测样品能够完全燃烧,氧弹中应充以高压氧气<或者其他氧化剂),还必须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给量热计本身和其中盛放的水,而几乎不与周围环境发生热交换。 1-氧弹;2-温度传感器;3-内筒;4-空气隔层;5-外筒;6-搅拌 但是,系统与环境之间的能量交换仍然无法完全避免,这可以是同于环境向量热计辐射进热量或做功<比如电功)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度降低。 因此燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量,而必须经过作图法进行校正。 用雷诺图<温度—时间曲线)法分别校正苯甲酸和蔗糖燃烧而使量热体系温度改变的ΔT1、ΔT2。 3、? ? ? ? ? 氧弹热量计 1台压片机 1台 引燃专用铁丝容量瓶<1000ml) 1个 氧气钢瓶1只氧气钢瓶及减压阀 1只 分析天平1台直尺1把 蔗糖 苯甲酸 4、? ? ? ? 1.测定热量计的水当量 (1)制样: 取约0.8-1.0g苯甲酸,置于洁净的压片机中压片,取出并准确称其重量W1。 (2)氧弹装样并充氧气 拧开氧弹盖,将氧弹内壁擦干净。 搁上金属小器皿,小心将样品放在小器皿中部。 取一段铁丝,测量长度后,在3mm铁定上饶5-6圈,将铁丝两端接在两电极上,使螺旋部分接触样品。 旋紧氧弹盖,充入大于1MPa的氧气。 (3)测量 将氧弹放入内筒内。 取3L水倒入内筒中,水面盖过氧弹,如有气泡逸出,表明氧弹漏气,需要查找漏气原因并排除。 将温差测量仪探头插入水中,开搅拌按钮,接通温差测量仪,记下水温。 温差仪取零并且锁定后,记下零点温度,开启绘图软件,毎10s记录一个读数。 1min后,按下点火键4-5s。 反应约20min后,停止绘图导出数据。 打开量热计,取出氧弹。 缓缓打开氧弹排气口,待废气排完后,打开氧弹,观察是否燃烧完全(如有黑色痕迹,则为未完全燃烧>。 如燃烧不完全,须重新测量。 如果已完全燃烧,可取剩下的点火丝,准确测出其剩余长度。 实验后将氧弹内外和燃烧皿处理干净待用。 2.蔗糖的燃烧热的测定 称取1.5g左右的蔗糖,按上述方法进行测定。 3.萘燃烧热的测定 称取0.8g左右的蔗糖,按上述方法进行测定。 5、? ? ? ? 室温 26.05℃ 气压 100.8kPa 质量/g 铁丝总长/cm 铁丝余长/cm 温度1/℃ 温度2/℃ 苯甲酸 0.9520 12.75 1.8 24.10 -1.337 蔗糖 1.4433 12.7 1.8 23.86 -0.130 萘 0.8031 12.6 2.6 23.99 -0.006 ①时间/min ①温度/℃ ②时间/min ②温度/℃ ③时间/min ③温度/℃ 0.17 (1.3370> 0.17 (0.1300> 0.17 (0.4270> 0.33 (1.3380> 0.33 (0.1290> 0.33 (0.4310> 0.50 (1.3370> 0.50 (0.1260> 0.50 (0.4310> 0.67 (1.3360> 0.67 (0.1270> 0.67 (0.4320> 0.83 (1.3350> 0.83 (0.1280> 0.83 (0.4340> 1.00 (1.3340> 1.00 (0.1280> 1.00 (0.4350> 1.17 (1.3330> 1.17 (0.1270> 1.17 (0.4340> 1.33 (1.3320> 1.33 (0.1260> 1.33 (0.4330> 1.50 (1.3310> 1.50 (0.1260> 1.50 (0.4310> 1.67 (1.3310> 1.67 (0.1250> 1.67 (0.4300> 1.83 (1.3300> 1.83 (0.1230> 1.83 (0.4260> 2.00 (1.3290> 2.00 (0.1210> 2.00 (0.4220> 2.17 (1.3280> 2.17 (0.1210> 2.17 (0.4220> 2.33 (1.3270> 2.33 (0.1210> 2.33 (0.4210> 2.50 (1.3260> 2.50 (0.0820> 2.50 (0.4200> 2.67 (1.3260> 2.67 0.0330 2.67 (0.4190> 2.83 (1.3250> 2.83 0.1770 2.83 (0.4190> 3.00 (1.3250> 3.00 0.3350 3.00 (0.4190> 3.17 (1.3240> 3.17 0.5030 3.17 (0.4170> 3.33 (1.3230> 3.33 0.6400 3.33 (0.4150> 3.50 (1.3220> 3.50 0.7660 3.50 (0.4120> 3.67 (1.3130> 3.67 0.8770 3.67 (0.4070> 3.83 (1.2860> 3.83 0.9720 3.83 (0.4000> 4.00 (1.2340> 4.00 1.0500 4.00 (0.3910> 4.17 (1.1350> 4.17 1.1160 4.17 (0.3820> 4.33 (1.0110> 4.33 1.1740 4.33 (0.3730> 4.50 (0.8640> 4.50 1.2250 4.50 (0.3650> 4.67 (0.7260> 4.67 1.2650 4.67 (0.3580> 4.83 (0.6160> 4.83 1.3040 4.83 (0.3470> 5.00 (0.4960> 5.00 1.3370 5.00 (0.3350> 5.17 (0.4040> 5.17 1.3650 5.17 (0.3190> 5.33 (0.3190> 5.33 1.3890 5.33 (0.3000> 5.50 (0.2400> 5.50 1.4120 5.50 (0.2840> 5.67 (0.1810> 5.67 1.4320 5.67 (0.2680> 5.83 (0.1160> 5.83 1.4510 5.83 (0.2670> 6.00 (0.0700> 6.00 1.4650 6.00 (0.2690> 6.17 (0.0240> 6.17 1.4800 6.17 (0.2540> 6.33 0.0120 6.33 1.4940 6.33 (0.2220> 6.50 0.0500 6.50 1.5060 6.50 (0.1910> 6.67 0.0860 6.67 1.5190 6.67 (0.1650> 6.83 0.1190 6.83 1.5280 6.83 (0.1460> 7.00 0.1450 7.00 1.5370 7.00 (0.1260> 7.17 0.1700 7.17 1.5460 7.17 (0.1070> 7.33 0.1910 7.33 1.5530 7.33 (0.0920> 7.50 0.2110 7.50 1.5590 7.50 (0.0800> 7.67 0.2280 7.67 1.5660 7.67 (0.0690> 7.83 0.2440 7.83 1.5720 7.83 (0.0600> 8.00 0.2590 8.00 1.5770 8.00 (0.0510> 8.17 0.2730 8.17 1.5820 8.17 (0.0430> 8.33 0.2850 8.33 1.5870 8.33 (0.0350> 8.50 0.2970 8.50 1.5910 8.50 (0.0280> 8.67 0.3070 8.67 1.5940 8.67 (0.0200> 8.83 0.3160 8.83 1.5980 8.83 (0.0110> 9.00 0.3260 9.00 1.6010 9.00 (0.0040> 9.17 0.3340 9.17 1.6040 9.17 0.0040 9.33 0.3420 9.33 1.6060 9.33 0.0100 9.50 0.3480 9.50 0.0160 9.67 0.3540 9.67 0.0220 9.83 0.3600 9.83 0.0270 10.00 0.3660 10.00 0.0320 10.17 0.3710 10.17 0.0370 10.33 0.3750 10.33 0.0430 10.50 0.3800 10.50 0.0480 10.67 0.3840 10.67 0.0530 10.83 0.3880 10.83 0.0580 11.00 0.3910 11.00 0.0620 11.17 0.3950 11.17 0.0670 11.33 0.3980 11.33 0.0710 11.50 0.4010 11.50 0.0760 11.67 0.4040 11.67 0.0810 11.83 0.4070 11.83 0.0850 12.00 0.4090 12.00 0.0900 12.17 0.4110 12.17 0.0940 12.33 0.4130 12.33 0.0980 12.50 0.4150 12.50 0.1020 12.67 0.4170 12.67 0.1060 12.83 0.4190 12.83 0.1090 13.00 0.4210 13.00 0.1140 13.17 0.4220 13.17 0.1170 13.33 0.4230 13.33 0.1210 ①时间/min 温度/℃ ②时间/min 温度/℃ ③时间/min 温度/℃ 6、? ? ? ? 1.求水当量C计 作苯甲酸的T-t图,并根据ΔT=TE-TF求出ΔT。 ΔT=25.7098-24.1169=1.5929K Qp=QV+ΔnRTΔn=0.5 QP=-3226.9kJ.Mol-1Qv=-3228.12kJ.Mol-1 m样=0.9520gM=122g.Mol-1l=10.95cmQl=-4.1Jcm-1 C水=4.1868J.g-1.K-1m水=3000g C计=3281.7J.K-1 2.计算蔗糖的燃烧热 作蔗糖的T-t图,并根据ΔT=TE-TF求出ΔT。 ΔT=25.3785-23.8711=1.5074K m=1.4433gl=10.90cmC计=3281.7J.K-1 C水=4.1868J.g-1.K-1m水=3000g Qv=-4593.07kJ.Mol-1 Δn=0 Qp=-4593.07kJ.Mol-1 3.计算萘的燃烧热 作萘的T-t图,并根据ΔT=TE-TF求出ΔT。 ΔT=23.9582-23.6117=0.3465K m=0.8031gl=10.90cmC计=3281.7J.K-1 C水=4.1868J.g-1.K-1m水=3000g Qv=-868.361kJ.Mol-1 Δn=2 Qp=-863.489kJ.Mol-1 7、? ? ? 2.固体样品为什么要压成片状? 答: 增大相对表面积,加快化学反应,使反应在瞬间完成,并且反应完全。 2.使用氧气钢瓶和减压器要注意哪些事项? 答: 氧气钢瓶严禁与可燃性气体钢瓶或者其他可燃性有机物放在一起; 氧气减压阀严禁接触油脂,以免发生火灾事故; 使用气体时先开总阀,在开减压阀,关闭时,先关总阀再将减压阀中的余气放净; 钢瓶和减压阀避免发生碰撞,避免与腐蚀性物质接触。 3.搅拌速度对准确测量是否有影响,为什么? 答: 有影响,搅拌太快,散热太快使热量损失较多;搅拌太慢,使热量没有尽量被水吸收。 故一定要控制好搅拌的速度。 4.什么是雷诺校正? 为什么要进行雷诺校正? 答: 雷诺校正就是事先将水温调到低于室温1℃左右,然后按步骤测定,所得结果作如图处理: 因为热量计与周围环境的热交换无法完全避免,它对温度的测量值可以通过雷诺校正。 5.燃烧热测定实验中,为什么要将氧弹中的空气赶净? 如果没有赶净氧弹中的空气,对实验结果有何影响,如何校正? 答: 因为氧弹中的空气可能会使有机物无法完全燃烧。 如果没有赶净空气会使实验所得的结果偏小。 校正方法: 搜集未燃烧的有机物称质量,计算时有机物质量变为加入的质量减去未燃烧的质量。 6.指出公式Qp=QV+ΔnRT中各项的物理意义。 答: Qp为恒压燃烧热;Qv为恒容燃烧热,Qp等于等压下焓变△H; Qv等于体积内能变化△U。 R为摩尔气体常数;T为反应时热力学温度; △n为反应前后反应物和生成物中气体的物质的量的差。 8、? ? ? ? (1)注意事项 1.每次燃烧结束后,一定要擦干氧弹内部的水,否则会影响实验结果。 每次整个实验做完后,不仅要擦干氧弹内部的水,氧弹外部也要擦干,已防生锈。 2.本实验的关键是点火丝的安装是否成功,在点火前务必要检查氧弹的两电极间的导通情况。 3.样品按要求称取,不能过量。 过量会产生过多热量,温度升高太高。 4.引火丝与样品接触要良好,且不能与铁锅相碰; 5.点火丝不要插入药片的小孔内,以免燃烧时药品熔化,把点火丝埋于小孔内,影响点火质量。 6.如实验失败需要重新再做的话,应把氧弹从水桶中提出,缓缓旋开氧弹的上盖的放气阀,使其内部的氧气彻底排清,才能重新再做,否则开不了盖。 <二)点火成败判断: 点火指示灯亮后熄灭,温度迅速上升,表明样品已燃; 点火指示灯亮后不熄,表示引火丝没有烧断,应加大电流引燃; 点火指示灯不亮,加大电流也不亮,温度不上升,则须打开检查或重装。 5、本实验产生误差的主要来源: 4.氧弹内有机物没有完全燃烧; 5.压片后没有精确测量样品质量; 6.燃烧后没有扣除未燃烧的铁丝; 7.搅拌器速度过快或者过慢; 8.氧弹没有擦干净; 9.加水时水量没有控制好; 10.处理数据时没有找好零点,没有作好切线; 11.记录一开始零点时,两个数据没有同时记录。
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