文档介绍：浙江万里学院生物与环境学院
化学工程实验技术实验报告
实验名称:燃烧热的测定
姓名
成绩
班级
学号
2012013398
同组姓名
实验日期
2015年6月19日
指导教师签字
批改日期
年月日
实验预****30分)
实验装置预****10分)_____年____月____日
指导教师______(签字)成绩
实验仿真预****10分)_____年____月____日
指导教师______(签字)成绩
预****报告(10分)
指导教师______(签字)成绩
实验目的
。
。
;掌握氧弹量热计的实验操作技术。
。
实验原理
标准燃烧热的定义是:在温度T、参加反应各物质均处标准态下,一摩尔β相的物质B在纯氧中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。如C经燃烧反应后,变成CO不能认为是完全燃烧。只有在变成CO2时,方可认为是完全燃烧。同时还必须指出,反应物和生成物在指定的温度下都属于标准态。:
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。它们之间的相互关系如下:
(1)
或(2)
其中Δn为反前后气态物质的物质的量之差。R为气体常数。T为反应的绝对温度。本实验通过测定蔗糖完全燃烧时的恒容燃烧热,然后再计算出蔗糖的恒压燃烧ΔH。在计算蔗糖的恒压燃烧热时,应注意其数值的大小与实验的温度有关,其关系式为:
(3)
式中的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。
热量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2MPa左右大气压的纯氧。这一装置的构造将在下面做详细介绍。
为了确定氧弹量热计每升高一度所需要的热量,也就是量热计的热容,可用通电加热法或标准物质法标定。本实验用标准物质法来测量氧弹量热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,其恒容燃烧时所放出的热量为26460 J·g-1。实验中将苯甲酸压片后准确称量与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量;点火用的Cu-Ni合金丝燃烧时放出的热量;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,其总和一并传给氧弹量热计使其温度升高。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2000毫升水)等所吸收,得到温度的变化为ΔT,所以氧弹量热计的热容为:
(4)
式中:m为苯甲酸的质量(准确到1×10-5克)
l为燃烧掉的铁丝的长度(cm)
(J·cm-1)
·L-3的NaOH溶液的体积
·L-3的NaOH所相当的热量(单位为J)。
由于此项结果对QV的影响甚微,所以常省去不做。确定了仪器(含2000mL水)热容,我们便可根据公式(4)求出欲测物质的恒容燃烧热QV,即:
(5)
然后根据公式(1)求得该物质的恒压燃烧热QP,即ΔH。
四、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。而用雷诺作图法进行温度校正,能较好地解决这一问题。将燃烧前后所观察到的水温对时间作图,可联成FHIDG折线。图1中H相当于开始燃烧之点。D为观察到的最高温度。在温度为室温处作平行于时间轴的JI线。它交折线FHIDG于I点。过I点作垂直于
时间轴的ab线。然后将FH线外延交ab线于A点。将GD线外延,交ab线于C点。则AC两点间的距离即为ΔT。图中AA′为开始燃烧到温度升至室温这一段时间Δt1内,由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。′为温度由室温升高到最高点D这一段时间Δt2内,量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。它应予以补偿之。因此AC可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。在某些情况下,量热计的绝热性能良好,