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萘的燃烧热的测定 PB10。。。。。。。。。。。。。 中国科学技术大学材料科学系 摘要 本实验利用氧弹卡计测量萘的燃烧热。先使标准物质苯甲酸 在恒温氧弹量热计中完全燃烧，将测得的结果用雷诺图法校 正温度后算出恒温氧弹量热计的热容，然后让萘在相同的恒 温氧弹量热计中完全燃烧，测得萘完全燃烧时的恒容燃烧热， 从而求出萘的恒压燃烧热。 关键词 氧弹卡计 燃烧热 雷诺校正图 萘 标准物质法 序言 燃烧热是一摩尔的物质完全燃烧时所放出的热量。所谓完全燃烧，即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后，必须呈显本元素的最高化合价。燃烧热分为恒容燃烧热和恒压燃烧热，由于化学反应通常在恒压的条件下进行，故实际中恒压燃烧热比恒容燃烧热更具实用价值。然而在实验中，恒压的条件却比恒容的条件难于控制，故通常采用先测定恒容燃烧热，再根据热力学第一定律 Qp=Qv+△n(RT) 换算为恒压燃烧热。另外，直接测量热实际上是几乎不可能的，热量的传递往往表现为温度的改变，故实际中往往采用测量温差的办法来间接测量热。本实验氧弹卡计就是利用温差测出物质的恒容燃烧热。 实验部分 实验原理 由热力学第一定律，恒容过程的热效应Qv，即ΔU。恒压过程的热效应Qp，即ΔH的相互关系为： QP=QV+?n(RT) （4-1） 或 ?H=?U+?n(RT) （4-2） 其中Δn为反应前后气态物质的量之差；R为气体常数；T为反应的绝对温度。 本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出萘的恒压燃烧ΔH。 在计算萘的恒压燃烧热时，应注意其数值的大小与实验的温度有关，其关系式为 （4-3） 式中的ΔrCp是反应前后的恒压热容之差，它是温度的函数。一般说来，反应的热效应随温度的变化不是很大，在较小的温度范围内，我们可以认为它是一常数。 热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。如果有一种仪器，已知它每升高一度所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反应，只要观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们便可求出物质的燃烧热。 在实验中我们所用的恒温氧弹量热计（恒温氧弹卡计）就是这样一种仪器。为了测得恒容燃烧热，我们将反应置于一个恒容的氧弹中，为了燃烧完全，在氧弹内充入20左右个大气压的纯氧。 本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容，即确定仪器的水当量。这里所说的标准物质为苯甲酸，其恒容燃烧时放出的热量为26480J·g-1。实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除铁丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。铁丝燃烧时放出的热量及实验所用O2气中带有的N2气燃烧生成氮氧化物溶于水，所放出的热量的总和一并传给卡计使其温度升高。根据能量守恒原理，物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质（本实验为3000mL水）等所吸收，得到温度的变化为ΔT，所以氧弹卡计的热容为 C卡 （4-4） 式中m为苯甲酸的质量（准确到1×10-5g）； 　　　l为燃烧掉的铁丝的长度（cm）； 　　　2.9为每厘米铁丝燃烧放出的热量单位（J·cm-1）； 　　　V为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的0.1mol·dm -3的NaOH溶液的体积； 　　　　5.98为消耗1mL0.lmol·dm-3的NaOH所相当的热量（单位为J）。由于此项结果对Qv影响甚微，所以常省去不做。 确定了仪器（含3000mL水）热容，便可根据公式（4-4）求出欲测物质的恒容燃烧热Qv，即 （4-5） 然后根据公式（4-1）求得该物质的恒压燃烧热Qp，即ΔH。 （二） 用雷诺作图法校正ΔT 尽管在仪器上进行了各种改进，但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升ΔT。而用雷诺做图法进行温度校正，能较好地解决这一问题。 图4-1绝热较差时