华体会app,华体会app下载,华体会app官网:物化实验报告燃烧热的测定_化学_自然科学_专业资料

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2021

文章出处:网络整理 作者:佚名 浏览人数: 106次

华南师范大学实验报告一、实验目的 1、明确燃烧热的定义,了解定压燃烧热与定容燃烧热的差距。 2、掌握量热技术的基本原理;学会测定萘的燃烧热 3、了解氧弹量热计的主要组成及作用,掌握氧弹量热计的操作技术。 4、学会雷诺图解法校准气温改变值。 二、 实验原理 通常测定物质的燃烧热,是用氧弹量热计,测量的基本原理是能量守恒定律。一定量被 测物质样品在氧弹中完全燃烧时, 所释放的热量让氧弹本身及其周围的介质和量热计有关附 件的气温下降,测量介质在燃烧前后湿度的变化值 ? T ,就能估算出该样品的燃烧热。Qp ? QV ? RT ?n( g )W铁丝Q铁丝 ? W样品 QV ? (C水W水 ? C总( ) T2 -T1) M(1)(2)用已知燃烧热的物质 (本实验用苯甲酸) 放在量热计中燃烧, 测其始末体温, 求出 ? T 。 便可据上式求出 K,再用求得的 K 值作为已知数求出待测物(萘)的燃烧热。 三、仪器和试剂 1.仪器 SHR-15 氧弹量热计 1 台; 贝克曼温度计; 压片机 2 台;充氧器 1 台; 氧气气瓶 1 个;1/10℃ 温度计;万能水表一个;天平 2.试剂 铁丝;苯甲酸(AR);萘(AR) ;氧气 四、实验步骤 1、测定氧氮卡计和水的总热容量 (1)样品压片:压片前先检测压片用钢模,若发觉钢模有锈斑污垢或灰尘等,必须搽净 后,才能进行压片,用天平称取约 0.8g 苯甲酸,再用分析天平确切称取一根铁丝质量,从 模具的前面放入己称好的苯甲酸样品,徐徐凸缘 压片机的螺杆,直到将样品压成条状为止。

抽出模底的卡板,再继续向上压,使模底和样品 一起开裂,然后在分析天平上确切称重。 分别确切称量记录好数据,即可供燃烧热测定用。 (2)装置氧弹、充氢气:拧开氧弹盖,将氧弹内壁搽净燃烧热的测定数据处理,特别是电极上端的碳钢接线 柱更应搽十净,将打火丝的两端分别绑紧在氧弹中的两根电极上,选紧氧弹盖,用万用表欧 姆档检测两电极是否通路, 使用高压气瓶时必须严格遵循操作规则。 将氧弹置于充氧仪台架 上,拉动板乎充入氢气。 (3)燃烧体温的测定:将充好二氧化碳后,再用万用表检测两电极间是否通路,若通路将氧 弹装入量热计内简。用烧杯称 3L 自来水,倒入水桶内,装好搅拌轴,盖好瓶盖,将贝克曼 温度计探头插入水底,此时用普通温度计读出水外筒温度和水桶内的温度。接好电极,盖上 盖了,打开搅拌开关。待气温气温稳定上升后,每个半分钟读取贝克曼温度计一次,连续记录 5min,得到燃烧前的气温,此刻按下打火键,仍然半分钟读数记录一次燃烧热的测定数据处理,直到气温升到 最高点开始增长后一直记录 5min 作为燃烧结束后期体温,方可停止实验。 2、萘燃烧热 QV 的测定 (1)称取约 0.6g 的萘两份,同上实验操作进行两次,求平均值 (2)最后倒去自来水,擦干铜水桶待上次实验用 五、数据处理文献值】 恒压燃烧热 苯甲酸 萘 kcal/mol -771.24 -1231.8 kJ/mol -3226.9 -5153.8 J/g -26460 -40205 测定条件 p?,25℃ p?,25℃Cp,m(H2Ol)= 75.30 J/mol?K Cp,m(CO2g)= 37.135 J/mol?K Cp,m(O2g)= 29.36 Cp,m(萘 s)= 142.2 J/mol?K J/mol?K1、用图解法求出苯甲酸燃烧导致卡计气温变化的差值△T,计算卡计的潜热 C。

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(1)苯甲酸燃烧 实验前称重/g 苯甲酸+铁丝 0.818 实验后称重/g打火丝0.0100.006苯甲酸的燃烧气温时间表(每半分钟记录一次)时间 (t)/ min 1温差 ( ? T )/K 2.414气温 T (℃) 25.914时间 (t)/min 18温差 温度 T(℃) ( ? T )/K 3.683 27.1832 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 172.417 2.417 2.415 2.412 2.411 2.408 2.405 2.405 2.402 2.416 2.614 2.973 3.252 3.437 3.557 3.63125.917 25.917 25.915 25.912 25.911 25.908 25.905 25.905 25.902 25.916 26.114 26.473 26.752 26.937 27.057 27.13119 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 343.715 3.739 3.758 3.770 3.780 3.788 3.792 3.796 3.801 3.800 3.800 3.801 3.800 3.801 3.79927.215 27.239 27.258 27.270 27.280 27.288 27.292 27.296 27.301 27.300 27.300 27.301 27.300 27.301 27.299苯甲酸的气温校准图由图交点可知,△T=27.2814084-25.8970835=1.384324℃, 计算卡计的潜热 C:-n Qv – m Q 点火丝= C(T2-T1) 代入数据,C=15463.47J/K(2)第一次萘燃烧 实验前称重/g 奈+点铁丝 0.586 实验后称重/g打火丝0.0110.009萘的燃烧气温时间表(每半分钟记录一次)时间 温差 (t)/ ( ? T )/K min 1 0.402 2 0.406 3 0.404 4 0.403 5 0.402 6 0.401 7 0.398 8 0.395 9 0.395 10 0.445 11 0.705 12 1.036 13 1.353 14 1.582 15 1.727 16 1.812 17 1.874 萘的气温校准气温 T (℃) 24.102 24.106 24.106 24.103 24.102 24.101 24.098 24.095 24.095 24.145 24.405 24.736 25.053 25.282 25.427 25.512 25.574时间 (t)/min 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34温差 温度 T(℃) ( ? T )/K 1.914 1.942 1.964 1.979 1.990 2.000 2.006 2.012 2.016 2.019 2.017 2.018 2.016 2.020 2.022 2.023 2.018 25.614 25.642 25.664 25.679 25.690 25.700 25.706 25.712 25.716 25.719 25.717 25.718 25.716 25.720 25.722 25.723 25.718由图交点可知,△T=25.7059152 – 24.0898078=1.61611℃, 计算萘的 Qv,-nQv - mQ 点火丝=C(T2-T1) ,代入数据 QV=-5573946.156/mol QP=QV+△nRT 代入数据 QP=-5578878.852J/mol(2)第二次萘燃烧 实验前称重/g 萘+点铁丝 0.624 实验后称重/g燃烧丝0.0140.006萘的燃烧气温时间表(每半分钟记录一次) 时间 (t)/ min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 温差 ? ( T) /K 3.678 3.683 3.683 3.680 3.681 3.683 3.680 3.678 3.679 3.677 3.688 3.730 3.820 3.984 4.163 4.338 4.488 4.606 4.704 4.782 温度 T (℃) 27.178 27.183 27.183 27.180 27.181 27.183 27.180 27.178 27.179 27.177 27.188 27.230 27.320 27.484 27.663 27.838 27.988 28.106 28.204 28.282 时间 (t)/mi n 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 温差( ? T )/K 4.845 4.889 4.928 4.956 4.983 5.003 5.021 5.035 5.212 5.276 5.275 5.274 5.276 5.272 5.268 5.264 5.259 5.257 5.254 5.249 温度 T(℃) 28.345 28.389 28.428 28.456 28.483 28.503 28.521 28.535 28.712 28.776 28.775 28.774 28.776 28.772 28.768 28.764 28.759 28.757 28.754 28.759该实验数据存在较大偏差,舍去。

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实验测得,萘的摩尔燃烧热为 QP=-5578878.852J/mol(296.65K) ,查阅文献可 知萘的标准摩尔燃烧热为 5153900J/mol(298.15K) 。 根据基尔霍夫定律: Δ Cp,m =10×Cp,m(CO2,g)+4×Cp,m(H2O,l)-Cp,m(萘,s)- 12Cp,m(O2,g) =178.03 J/mol?K △cHm(T=298.15K)=△cHm(T=296.65K)+△Cp×△T= 5579145.897J/mol 相对误差%=(-5579145.897+5153900)/5153900=8.25%六、实验注意事项 1. 压片时应将燃烧丝压入片内。 2. 氧弹充完氧后一定要检测确信其不漏水,并用万用表检测两极间是否通路。 3. 将氧弹装入量热仪前,一定要先检测打火控制键是否坐落“关”的位置。点火结束后, 应立刻将其关上,点火后注意观察电流表读数,确保打火成功。 4. 氧弹充氧的操作过程中,人应站在侧面,以免意外情况下弹盖或球阀向下冲出,发生 危险。 5. 绝热式氧弹量热计既可检测固态可燃物的燃烧热,也可检测液态可燃物的燃烧热。高沸 点液态油类,可直接放在燃烧皿中,用丝线等引燃测定。

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对于低沸点可燃物,应先将其 密封,以免挥发。本实验用聚乙烯塑料袋封装,也可用小玻璃泡封装,再将小玻泡放在 引燃物上,将其烧裂引燃测定。 6. 每次燃烧结束后,一定要擦掉氧弹内部的水,否则会影响实验结果。每次整个实验做完 后,不仅要擦掉氧弹内部的水,氧弹外部也要擦掉,已防锈蚀。 7. 若系统的绝热性能不好时,在雷诺校准图上可能会出现 CD 段斜率为负,这主要是因为 系统内热量的散失所引起。七、思考题 1、什么是燃烧热?它在物理估算中有何应用? 在 101 kPa 时,1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质 的燃烧热.单位为 kJ/mol。反应热中 Δ H 为负,则为放热反应;为正,则为吸热反应,燃 烧热为反应热的一种, 其 Δ H 为负值含相同碳原子数的烯烃异构体中, 直链烯烃的燃烧热最 大,支链越多燃烧热越小。2、什么是卡计和水的热当量?如何测得? 卡计和水当量就是量热仪内筒温度每下降一度所吸收的热量(即量热计的热容量) 。 单位是 :焦耳/度 测法:用已知燃烧焓的物质(如本实验用的苯甲酸) ,放在量热计中燃烧,测量其始、末温 度,经雷诺校准后,按下式: ? nQV ,m ? m打火丝Q打火丝 ? CΔT 即可求出3、测量燃烧热两个关键要求是哪些?如何保证达到这两个要求?答: 实验关键:点火成功、试样完全燃烧是实验胜败关键,可以考虑以下几项技术举措: ①试样应进行磨碎、烘干、干燥器恒重等前处理,潮湿样品不易燃烧且有偏差。

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压片紧实度:一般硬到表面有较细密的光洁度,棱角无粗粒,使能燃烧又不至于导致爆炸性 燃烧残剩黑糊等状。 ②点火丝与电极接触内阻要尽可能小,注意电极松动和铁丝举杯漏电问题。 ③充足氧(2MPa)并保证氧弹不漏氧,保证充分燃烧。燃烧不完全,还经常形 成棕色相间如散棉絮状。 ④注意打火前才将二电极插上氧弹再按打火钮, 否则因仪器未设联锁功能, 极易发生 (按 搅拌钮或置 0 时)误打火,样品先已燃烧的车祸。(4)实验检测到的气温差值为什么要经过雷诺画图法校准,还有什么偏差来源会影响检测的结 果? 实际上,热量计与周围环境的热交换未能完全杜绝,它对气温测量值的影响可用雷诺温 度校准图校准。还可能带来偏差的可能有:①实验过程中的系统误差;②可能与当日的气温 和气压有关;③样品可能发霉让称量时形成偏差;④样品可能中可能富含杂质八、实验结果讨论与剖析 1、实验要保证样品充分燃烧 确保充分燃烧可以采取一下举措: (1).试样应进行磨碎、烘干、干燥器恒重等前处理,潮湿样品不易燃烧且有偏差。 压片紧实度:一般硬到表面有较细密的光洁度,棱角无粗粒,使能燃烧又不至于导致爆炸性 燃烧残剩黑糊等状。 (2).点火丝与电极接触内阻要尽可能小,注意电极松动和铁丝举杯漏电问题。

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(3).充足氧并保证氧弹不漏氧,保证充分燃烧。燃烧不完全,还经常产生棕色相间如散棉 絮状。 (4) .注意打火前才将二电极插上氧弹再按打火钮, 否则因仪器未设联锁功能, 极易发生 (按 搅拌钮或置 0 时)误打火,样品先已燃烧的车祸。 2、实验中,系统是氧弹和水桶,环境是恒温夹套,系统和环境之间存在热交换,量热系统 与环境间有热幅射, 这样会对热系统的气温变化值形成影响, 因而实验须要雷诺法对实验温 度进行校准。 在用雷诺图校准中,由图可见,在燃烧结束阶段,温度并非保持稳定,而是小幅度上升这可 以看出系统的绝热性能不错, 3、实验中对苯甲酸燃烧体温的检测很重要,苯甲酸作为标准物质,根据能量守恒原理,标 准物质苯甲酸燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质等吸收,使得检测体系的气温变化, 标定出氧弹卡计的潜热, 每个仪器的潜热都有差别, 这个估算的结果会代入萘的的燃烧热测 量和估算。因而,苯甲酸燃烧采用两次检测取平均值,这样能减少偏差。 4、在燃烧热测定的实验中,以下这种诱因容易导致实验偏差: ①检验多功能控制器数显读数是否稳定。 熟习压片和氧弹装样操作, 量热计安装注意探头不 得碰弯,温度与温差的切换功能键钮,报时及灯闪动提示功能等。

②干燥恒重苯甲酸(0.5-0.6g)和萘(0.5~0.6g)压片,注意紧实度,分析天平称样。 ③量筒量取 3000mL 水,主要降低水的损失。 ④量取两根 10 厘米打火丝,中段在原珠笔蕊上绕几圈。燃烧丝缚紧让接触内阻尽可能小。 氧弹充氧注意小动作缓缓旋开减压阀 5、加入内水桶中的水的温度要比外桶低,因为检测体系与环境之间有热交换,就应当让体 系与环境交换的热量为零或则尽可能的小,在实验中,样品打火燃烧后,要使内水桶中的水 的温度比桶外低,使水从外桶处获得热量,这样实验结果会更准确。【参考文献】[1] 何广平.物理物理实验[M].北京:化学工业出版社,2007.12 [2] 崔献英,柯燕雄,单绍纯.物理物理实验[M].合肥:中国科技大学出版社,2000 [3] 傅献彩,沈文霞,姚天扬.物理化学[M].南京:高等教育出版社,1990

老王
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