燃燒熱的測定

1、化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)中心化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)中心物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課件制作：張躍華制作：張躍華 張其平張其平PHYSICAL CHEMISTRY） 燃燒熱的測定燃燒熱的測定 1、用氧彈熱量計(jì)測定萘的燃燒熱 2、明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱和恒容燃燒熱的差別 3、了解氧彈熱量計(jì)中主要部分的作用，掌握氧彈熱量計(jì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù) 4學(xué)會雷諾圖解法校正溫度改變值一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康腜HYSICAL CHEMISTRY） 通常我們說的燃燒熱是指恒壓燃燒熱，即1mol的有機(jī)物在標(biāo)準(zhǔn)壓力下完全燃燒所放出的熱量。 氧彈卡計(jì)測得的是恒容燃燒熱Qv，我們可以根據(jù)Qp=Qv+nRT求得Qp ，式中n為反應(yīng)前后反應(yīng)物和生成物中氣體的物質(zhì)

2、的量之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)時的熱力學(xué)溫度 。 氧彈熱量計(jì)的基本原理是能量守恒定律。樣品完全燃燒所釋放的熱量使得氧彈本身及其周圍的介質(zhì)和熱量計(jì)有關(guān)附件的溫度升高。測量介質(zhì)在燃燒前后溫度的變化值，就可求得該樣品的Qv：二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理TCCmQlQMmlv)(計(jì)水水樣燃燒熱的測定燃燒熱的測定式中m樣和M分別為樣品的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量；Qv為樣品的恒容燃燒熱；l和Ql是引燃用鐵絲的長度和單位長度燃燒熱；m水和C水是以水作為測量介質(zhì)時，水的質(zhì)量和比熱容； C計(jì)稱為熱量計(jì)的水當(dāng)量，即除水之外，熱量計(jì)升高1所需的熱量；T為樣品燃燒前后水溫的變化值。PHYSICAL CHEMISTRY） 雷諾

3、溫度校正氧彈卡計(jì)設(shè)計(jì)上盡量減少與周圍環(huán)境的熱交換，實(shí)際上，與周圍環(huán)境的熱交換是無法避免的，這個影響可以用雷諾溫度校正圖校正。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理燃燒熱的測定燃燒熱的測定PHYSICAL CHEMISTRY） 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理燃燒熱的測定燃燒熱的測定具體方法為：稱取適量待測物質(zhì)，估計(jì)其燃燒熱可使水溫上升2.0左右。預(yù)先調(diào)節(jié)水溫使其低于室溫1 左右。按操作步驟進(jìn)行測定，將燃燒前后觀察所得的一系列水溫對時間作圖?？傻萌鐖D所示的曲線，兩圖分別為絕熱良好和絕熱稍差的情況下所得的雷諾溫度校正圖。圖中b點(diǎn)意味著燃燒開始，熱傳入介質(zhì)，介質(zhì)溫度迅速升高，c為升溫緩慢以前，改為1min讀數(shù)前的最后一個

4、點(diǎn)；從相當(dāng)于室溫的T點(diǎn)作水平線交曲線于o點(diǎn)，過o點(diǎn)做垂線AB，再將ab和cd線分別延長交AB于E、F，由樣品燃燒引起的介質(zhì)的溫度變化應(yīng)為T=TF-TE，扣除了從環(huán)境吸收熱量導(dǎo)致介質(zhì)溫度的上升EE，補(bǔ)償了向環(huán)境釋放熱量導(dǎo)致介質(zhì)溫度的下降FF。體系絕熱良好的情況下，熱漏很小，而攪拌會產(chǎn)生一定的熱量，介質(zhì)的溫度不出現(xiàn)下降的情況，其校正如圖所示。PHYSICAL CHEMISTRY） 三、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品三、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品 氧彈卡計(jì) 氧氣鋼瓶 氧氣減壓閥 壓片機(jī) 電子天平 苯甲酸（A.R） 萘（A.R） 引燃專用鐵絲 直尺 臺秤或量筒 溫度計(jì)（050）氧彈卡計(jì)安裝示意圖1、氧彈2、數(shù)字溫差測量儀3、內(nèi)桶

5、4、拋光擋板5、水保溫層6、攪拌器其中其中2兼有數(shù)顯控制器的功能兼有數(shù)顯控制器的功能燃燒熱的測定燃燒熱的測定PHYSICAL CHEMISTRY） 三、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品三、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品氧彈構(gòu)造1、厚壁圓筒2、彈蓋3、螺帽4、進(jìn)氣孔5、排氣孔6、電極（兼燃燒皿托架）7、燃燒皿8、另一電極（與4相連）9、火焰遮板（固定在8上）燃燒熱的測定燃燒熱的測定PHYSICAL CHEMISTRY） 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 （一）測定卡計(jì)的水當(dāng)量C計(jì)樣品在氧彈中燃燒所釋放的熱量使得氧彈周圍的介質(zhì)溫度升高，這部分熱量我們可以根據(jù)介質(zhì)的質(zhì)量、比熱容以及溫度升高多少計(jì)算出來，但氧彈本身及熱量計(jì)有關(guān)附件吸收的熱量我

6、們無法計(jì)算。我們可以用已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來測定熱量計(jì)的水當(dāng)量C計(jì)。在本實(shí)驗(yàn)中我們用苯甲酸作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。u 1、樣品制作稱取大約0.95g的苯甲酸，在壓片機(jī)上用力壓成圓片。用鑷子將樣品壓片在稱量紙上輕擊，除去壓片表面的粉末后精確稱量。燃燒熱的測定燃燒熱的測定PHYSICAL CHEMISTRY） 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟u 2、裝樣并充氧氣擰開氧彈，氧彈頭擱置在托架上，將氧彈清理干凈，將樣品壓片放置在燃燒皿中部。剪取18cm長的引燃鐵絲，用直徑3mm左右的筆芯等將引燃鐵絲中段繞成螺旋形5-6圈，將螺旋部分緊貼在樣品壓片的表面，兩端分別固定在兩個電極上。注意引燃鐵絲不能與燃燒皿接觸，固定在兩個電

7、極上要接觸良好，這是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。旋緊氧彈蓋，擰緊排氣旋鈕。打開氧氣鋼瓶閥門，減壓閥上的一個氧氣壓力表指示鋼瓶內(nèi)的壓力；擰緊減壓閥，使減壓閥上另一個氧氣壓力表的示數(shù)為2.0MPa；連接好充氣閥和減壓閥，充氣閥接在氧彈的充氣頭上，打開充氣閥，稍充一點(diǎn)氧氣即關(guān)閉充氣閥，打開排氣旋鈕排氣，擰緊排氣旋鈕，再稍充一點(diǎn)氧氣排掉，反復(fù)兩三次，置換掉氧彈內(nèi)的空氣；擰緊排氣旋鈕，打開充氣閥，直到充氣閥上的氧氣壓力表指針不動（指示2.0MPa左右 ）。燃燒熱的測定燃燒熱的測定PHYSICAL CHEMISTRY） 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟u 3、測量用量筒量取已被調(diào)節(jié)到低于室溫1的自來水3000ml于內(nèi)桶中；將

8、氧彈放入內(nèi)桶水中的托架上，裝好攪拌器；氧彈兩電極分別與控制器上的點(diǎn)火導(dǎo)線相連；蓋好蓋子，先用測溫探頭測一下保溫層中水的溫度（該溫度是雷諾溫度校正圖中的T點(diǎn)），然后將其插入內(nèi)桶；開動攪拌器，每隔1min讀取一次溫度；10-12min后，按控制器上的點(diǎn)火按鈕，同時讀取溫度改為30s一次（溫度明顯上升表示點(diǎn)火成功，否則檢查失敗的原因，重新開始），直至兩次讀數(shù)差值小于0.005 ，恢復(fù)1min讀取一次溫度，再繼續(xù)10-12min后停止。關(guān)閉攪拌器，取出測溫探頭，取出氧彈打開排氣閥，打開氧彈，檢查樣品是否完全燃燒，若發(fā)現(xiàn)黑色殘?jiān)?，則說明氧氣量不足，樣品沒能完全燃燒，需要重新實(shí)驗(yàn)；測量未燃燒的鐵絲長度；擦

9、干氧彈和內(nèi)桶。燃燒熱的測定燃燒熱的測定 （二）萘的燃燒熱的測定稱取0.7g左右的萘，按上述方法進(jìn)行測定。PHYSICAL CHEMISTRY） 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 （一）數(shù)據(jù)表燃燒熱的測定燃燒熱的測定表1 卡計(jì)的水當(dāng)量C計(jì)的測定室溫：大氣壓：MPa苯甲酸質(zhì)量g夾套水的溫度點(diǎn)火前時間溫差點(diǎn)火后時間溫差升溫趨緩后時間溫差引燃鐵絲起始長度cm剩余長度cm燃燒長度cm此表作為參考，根據(jù)實(shí)際需要變更此表作為參考，根據(jù)實(shí)際需要變更苯甲酸的燃燒熱為苯甲酸的燃燒熱為-26460J/g，引燃鐵絲的燃燒熱值為，引燃鐵絲的燃燒熱值為-2.9J/cmPHYSICAL CHEMISTRY） 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處

10、理 （一）數(shù)據(jù)表燃燒熱的測定燃燒熱的測定表2 萘的燃燒熱測定萘的質(zhì)量g夾套水的溫度點(diǎn)火前時間溫差點(diǎn)火后時間溫差升溫趨緩后時間溫差引燃鐵絲起始長度cm剩余長度cm燃燒長度cm此表作為參考，根據(jù)實(shí)際需要變更此表作為參考，根據(jù)實(shí)際需要變更引燃鐵絲的燃燒熱值為引燃鐵絲的燃燒熱值為-2.9J/cmPHYSICAL CHEMISTRY） 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 （二）用坐標(biāo)紙，分別根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，由溫差對時間作苯甲酸和萘燃燒的雷諾校正圖，從圖中分別求得苯甲酸和萘燃燒導(dǎo)致的介質(zhì)溫度的變化T，計(jì)算C計(jì)和萘的恒容燃燒熱Qv，并計(jì)算其恒壓燃燒熱Qp 。 （三）根據(jù)所用儀器的精度，正確表示測量結(jié)果，并分析實(shí)驗(yàn)誤差。燃燒熱的測定燃燒熱的測定PHYSICAL CHEMISTRY） 六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng) （一）待測樣品需干燥，受潮樣品不易燃燒且稱量有誤。 （二）注意壓片的緊實(shí)程度，太緊不易燃燒。 （三）燃燒鐵絲和電極一定要接觸良好，燃燒鐵絲不能碰到燃燒皿，燃燒鐵絲的螺旋部