8燃烧热的测定.docVIP

实验七　燃烧热的测定 一、目的要求 了解氧弹式量热计构造、原理和使用方法； 用氧弹式量热计测定奈的等容燃烧热； 学会用雷诺图解法校正稳定的改变值。 二、预习与思考 1．预习氧弹式量热计的原理、构造及各主要部件的作用； 2．预习铂电阻温度计及热电偶温度计的原理及使用； 3．预习高压钢瓶及其使用； 4．思考： （1）本实验是测量萘的燃烧热，为什么要先燃烧苯甲酸？ （2）本实验中QP 与QV 的绝对值哪个大？如何计算Δn？ （3）何谓仪器水当量？如何测定？ 三、实验原理 燃烧热一般指的是在一定温度下一摩尔物质完全燃烧时的热效应，它是热化学中重要参数，测定燃烧的量热法是热力学实验中的一种基本方法。 测定燃烧热可以在恒容条件下，亦可在恒压条件下，而由热力学第一定律可知：恒容燃烧热QV等于内能的变化（ΔU），恒压燃烧热QP 等于内焓的变化（ΔH），如果把参加反应的气体和反应生成物的气体作为理想气体处理，则存在下列关系： Qp =QV +ΔnRT （7.1） 式中：Δn——反应产物中气体中的总摩尔分数与反应物中气体总摩尔分数之差； R——气体常数； T——反应初始的绝对温度。 但必须指出，化学反应的热效应（包括燃烧热）通常是用恒压热效应ΔH来表示的，而本实验是在氧弹卡计（恒容）中测定恒容燃烧热的，因此根据上述关系式（1）为测得恒容燃烧热换算为恒压燃烧热 。 用氧弹量热计进行实验时，氧弹放置在装有一定量水的铜质水桶总，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的水夹套。样品在体积固定的氧弹中燃烧放的热引火丝燃烧放出的热和氧化了微量的氮气生成酸的生成热，大部分被水桶所吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计所吸收。 在量热计与环境没有热交换时可写出如下的热量平衡式： （7.2） 式中：QV ——待测物质的摩尔燃烧热； m——待测物质的重量（g） M——待测物质的分子量； q——引火丝的燃烧热（卡/克）（镍丝为775卡/克，铁丝为1600卡/克，棉线为4000卡/克）； a——引火丝的重量（g） 1.43——硝酸的生成热为14300卡/摩尔，当用0.1NNaOH滴定 生成的硝酸时，每1mL的碱相当于1.43卡 c——滴定生成硝酸时，耗用0.100NNaOH的毫升数 W——水桶中的水重（g） h——水的比热，卡/克．度 Δt——与环境无热交换时的真实温度 　C卡——卡计（仪器）的水当量（卡/度），它表示卡计包括氧 弹、搅拌器、温度计等每升高一度所需要的吸收热量。 四、仪器药品 仪器：氧弹式量热计1套；压片机2台；高压钢瓶； 试剂：苯甲酸（A.R.）， 萘（A.R.）；镍丝；氧气。 五、实验步骤 1．卡计（仪器）的水当量C卡的测定： 测定卡计（仪器）水当量的方法是以定量的、已知燃烧热的标准物质完全燃烧放出的热量g，使仪器温度升高Δt℃，则卡计水当量为q/Δt℃，标准物质常用苯甲酸，其燃烧热为+6315卡/克。 2．样品压片： 压片前先检查压片钢模，如发现钢模有铁锈、油污和尘土等必须擦净后才能进行压片。 用台秤称取约0.8g的苯甲酸，然后将钢模底板装进模中，从上面倒入已称好的苯甲酸样品，徐徐旋紧螺杆，直到将样品压成片状为止（注意不要压的太硬）。抽去摸底的托板，再继续向下压，使摸底与样品一起脱落；将样品表面的碎屑除去，在分析天平上准确称量（精确到0.0001），即可供燃烧测定用。 3．装置氧弹 图П-7-1是氧弹的构造，主要部分有圆筒，弹盖和螺帽紧密相连；在弹盖上装有用来灌入氧气的进气阀门1，排气阀门2和电极3，电极直通弹体内部，同时做好燃烧皿的支架；为了将火焰反射向下而使弹体温度均匀，在电极3的上方还装有火焰遮板6。 拧开氧弹盖挂上装有少量酸洗石棉粉的金属小环，把样品压片装入金属杯内，用分析天平准确称量（精确到0.0001g），约15cm长的镍丝作U状小心地将镍丝面端分别紧绕在电极的下端，使镍丝的底部紧贴在样品上，然后在氧弹中加入0.5mL的蒸馏水，盖好弹盖，旋紧螺帽，用万用表检查两极是否通路，若通路，旋紧氧弹出气口，就可以充氧气（见基础知识与技术第三章），充氧时必须事先认真学习，充气直到氧弹压力为10公斤为止。然后用万用表再次触试弹盖上方的两个电极，看是否仍为通路，若通路则可以将氧弹放入桶 内，否则需卸去氧弹重新系好镍丝。 图П-7-1 氧弹 1.充气阀门 2.放气阀门 3. 电极 4. 坩埚架 5. 充气管 6. 燃烧挡板 4．燃烧的温度测量 用容量瓶准确量取自来水3000mL，顺筒壁小心倒入内筒，刚好浸没氧弹，装好搅拌马达，盖上盖子，将铂电阻温度计插入水中，氧弹中两电极用电线接在点火器上，然后开动搅拌马达，待