實(shí)驗(yàn)二燃燒熱的測定

1、實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膌 1）明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別與聯(lián)系；l 2）掌握量熱技術(shù)的基本原理；學(xué)會(huì)測定萘的燃燒熱；l 3）了解氧彈卡計(jì)主要部件的作用，掌握氧彈卡計(jì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)；l 4）學(xué)會(huì)雷諾圖解法校正溫度改變值。實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1.物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱（焓） 1摩爾物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下完全燃燒所放出的熱量。 請思考：什么是完全燃燒？請思考：什么是完全燃燒？ 2. 恒容摩爾燃燒熱 和恒壓摩爾燃燒熱 恒容條件下測得燃燒熱稱為恒容摩爾燃燒熱，等于這個(gè)燃燒反應(yīng)過程的熱力學(xué)能的變化； 恒壓條件下測得燃燒熱稱為

2、恒壓摩爾燃燒熱，等于這個(gè)燃燒熱反應(yīng)過程的摩爾焓變，化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)通常是用恒壓熱效應(yīng)來表示。 mCHmVQ,mPQ,實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理l3、兩者關(guān)系l （1）l請思考：上式使用條件有何限制？其中n的物理意義是什么？RTQQBmVmP)(,實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理l 4、量熱原理能量守恒定律l 在盛有定量水的容器中，樣品物質(zhì)的量為n摩爾，放入密閉氧彈充氧，使樣品完全燃燒，放出的熱量傳給水及儀器各部件，引起溫度上升。設(shè)系統(tǒng)（包括內(nèi)水桶，氧彈本身、測溫器件、攪拌器和水）的總熱容為C（通常稱為儀器的水當(dāng)量，即量熱計(jì)及水每升高1K所需吸

3、收的熱量），假設(shè)系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有熱交換，燃燒前、后的溫度分別為T1、T2，則此樣品的恒容摩爾燃燒熱為: l l （2）l 式中，Qvm為樣品的恒容摩爾燃燒熱(Jmol-1)；n為樣品的摩爾數(shù)（mol)；C為儀器的總熱容(JK-1或J / oC)。上述公式是最理想、最簡單的情況。nTTCQmV)(12,實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理l 但是，由于（1）：氧彈量熱計(jì)不可能完全絕熱，熱漏在所難免。因此，燃燒前后溫度的變化不能直接用測到的燃燒前后的溫度差來計(jì)算，必須經(jīng)過合理的雷諾校正才能得到準(zhǔn)確的溫差變化。（2）多數(shù)物質(zhì)不能自燃，如本實(shí)驗(yàn)所用萘，必須借助電流引燃點(diǎn)火絲，再引

4、起萘的燃燒，因此，（2）式等式左邊必須把點(diǎn)火絲燃燒所放熱量考慮進(jìn)去如式（3）：l l （3）l 式中：m點(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的質(zhì)量，Q點(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的燃燒熱，為-6694.4 J / g，T為校正后的溫度升高值。l 儀器熱容的求法是用已知燃燒焓的物質(zhì)(如本實(shí)驗(yàn)用苯甲酸)，放在量熱計(jì)中燃燒，測其始、末溫度，經(jīng)雷諾校正后，按上式即可求出C。 T,CQmnQmV點(diǎn)火絲點(diǎn)火絲實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理l 5 雷諾校正l 目的：消除體系與環(huán)境間存在熱交換造成的對體系溫度變化的影響。l 方法：l 將燃燒前后歷次觀察的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)對時(shí)間作圖，聯(lián)成FHDG線如圖-1-2。圖中H相當(dāng)于

5、開始燃燒之點(diǎn)，D點(diǎn)為觀察到最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，將H所對應(yīng)的溫度T1，D所對應(yīng)的溫度T2，計(jì)算其平均溫度，過點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線，交FHDG線于一點(diǎn)，過該點(diǎn)作橫坐標(biāo)的垂線a,然后將FH線和GD線外延交a線于A、C兩點(diǎn),A點(diǎn)與C點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度的升高T。圖中AA表示由環(huán)境輻射進(jìn)來的熱量和攪拌引進(jìn)的能量而造成卡計(jì)溫度的升高，必須扣除之。CC表示卡計(jì)向環(huán)境輻射出熱量和攪拌而造成卡計(jì)溫度的降低，因此，需要加上，由此可見，AC兩點(diǎn)的溫度差是客觀地表示了由于樣品燃燒使卡計(jì)溫度升高的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定-實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理l有

6、時(shí)卡計(jì)的絕熱情況良好，熱漏小，而攪拌器功率大，不斷稍微引進(jìn)熱量，使得燃燒后的最高點(diǎn)不出現(xiàn)，如圖2-1-3，這種情況下T仍可以按同法校正之。實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定儀器藥品儀器藥品l 外槽恒溫式氧彈卡計(jì)(一個(gè))l 氧氣鋼瓶(一瓶)l 壓片機(jī) (2臺(tái))l 數(shù)字式貝克曼溫度計(jì)(一臺(tái))l 0100溫度計(jì)(一支)l 萬用電表（一個(gè)）l 扳手（一把）l 萘（A .R）l 苯甲酸（A.R或燃燒熱專用）l 鐵絲（10cm長）實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定儀器藥品儀器藥品l氧彈量熱計(jì)：實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟l1測定氧彈卡計(jì)和水的總熱容測定氧彈卡計(jì)和水的總熱容

7、Cl1）樣品壓片）樣品壓片 l2）裝置氧彈、充氧氣）裝置氧彈、充氧氣l3）燃燒溫度的測量）燃燒溫度的測量 l2 萘燃燒熱的測定萘燃燒熱的測定 實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理l1 用圖解法求出苯甲酸燃燒引起卡計(jì)溫度變化的差值T，計(jì)算卡計(jì)的熱容C。l2 用圖解法求出萘燃燒引起卡計(jì)溫度變化的差值T，計(jì)算萘的恒容燃燒熱。l3 由恒容摩爾燃燒熱求恒壓摩爾燃燒熱。l4 由基爾霍夫定律計(jì)算298.15K的燃燒焓，并與文獻(xiàn)值比較。 實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定評注啟示評注啟示l本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：l保證樣品完全燃燒，是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一。為此，樣品壓片須力度適中。l氧彈點(diǎn)火要迅

8、速而果斷，點(diǎn)火絲與電極要接觸良好，防止松動(dòng)。l實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，一定要把未燃燒的鐵絲質(zhì)量從公式中減掉。l在測定過程中，應(yīng)該避免卡計(jì)周圍的溫度大幅度波動(dòng)。實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測定燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)拓展實(shí)驗(yàn)拓展l 量熱法是物理化學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)技術(shù)，主要用來測定反應(yīng)的熱效應(yīng)（包括燃燒熱、物質(zhì)生成焓、中和熱、反應(yīng)熱等）、相變熱和熱容等。l 能定性檢測放熱或吸熱過程的存在，定量測定這些過程的進(jìn)行程度；用來研究物質(zhì)的平衡性質(zhì)；通過熱化學(xué)數(shù)據(jù)研究某些有機(jī)物的結(jié)構(gòu)；l 本實(shí)驗(yàn)所用氧彈卡計(jì)，除可以測定固體物質(zhì)的燃燒熱外，也可以測定液體物質(zhì)的燃燒熱；不僅限于物質(zhì)在氧中的燃燒，也可充以其它氣體，如氯氣等，研究物質(zhì)氯化反應(yīng)的熱效應(yīng)。提問與思考提問與思考l 1）什么是燃燒熱？它在化學(xué)計(jì)算中有何應(yīng)用？l 2）什么是卡計(jì)和水的熱