基础化学实验教学示范《物理化学实验》课程教学课件（PPT讲稿）实验02 燃烧热的测定

实验2：燃烧热的测定一、实验目的1.用氧弹卡计测定水杨酸的燃烧热2.了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。3．了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实验技术。4.学会用雷诺图解法校正温度变化化学化工学院

化学化工学院 一、实验目的 1. 用氧弹卡计测定水杨酸的燃烧热。 2. 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。 3. 了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实 验技术。 4. 学会用雷诺图解法校正温度变化。 实验2：燃烧热的测定

二、实验原理燃烧热的定义：1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。同时，反应物和生成物在指定的温度下都属于标准态。如苯甲酸在298.15K时的燃烧：C,H,COOH(固)+=O2(气)= 7CO,(气)+3H,O(液)化学化工学院

化学化工学院 二、实验原理 燃烧热的定义：1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。同时，反应物和生成物在指定的 温度下都属于标准态。如苯甲酸在298.15K时 的燃烧： O ( ) 7 ( ) 3 ( ) 2 15 ( ) C6 H5 COOH 固 + 2 气 = C O2 气 + H2 O 液

由热力学第一定律，恒容热Qv，即AU。恒压热Qp，即△H。它们之间的相互关系如下：Q = Q, + △n(RT(L)或△H = △U2) △n(RT)其中An为反应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，本实验通过测定水杨酸完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出水杨酸的恒压燃烧H。化学化工学院

化学化工学院 由热力学第一定律，恒容热Qv，即ΔU。恒压热Qp，即ΔH。 它们之间的相互关系如下： (1) 或 (2) 其中Δn为反应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。 本实验通过测定水杨酸完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计 算出水杨酸的恒压燃烧ΔH。 Q Q n(RT ) p = v +  H = U + n(RT )

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化学化工学院

化学化工学院 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

+2.91+5.98V0AT本实验用标准物质法（苯甲酸）来测量量热卡计的热容。实验中将苯甲酸压片准确称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。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3000克水）等所吸收，得到温度的变化为△T，所以氧弹卡计的热容为：0mOv +2.9l +5.98V△T△T式中：m为苯甲酸的质量（准确到1×10-5克）I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（Jcm-1）V为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的0.1mol·dm-3的NaOH溶液的体积化学化工学院

化学化工学院 本实验用标准物质法（苯甲酸)来测量量热卡计的热容。实验 中将苯甲酸压片准确称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。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3000克水）等所吸收，得 到温度的变化为ΔT，所以氧弹卡计的热容为： Q mQ l V V 2.9 5.98 C T T + + =   卡 ＝ Q mQ l V V 2.9 5.98 C T T + + =   卡 ＝ Q mQ l V V 2.9 5.98 C T T + + =   卡 ＝ Q mQ l V V 2.9 5.98 C T T + + =   卡 ＝ 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） 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

用雷诺作图法校正△T：由于在实验过程中不可避免发生环境与体系间的热量传递，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△T。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，如图4-1和图4-2所示。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（T+T）/2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AT。化学化工学院

化学化工学院 用雷诺作图法校正ΔT： 由于在实验过程中不可避免发生环境与体系间的热量传递， 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，如图4-1和图4-2所示。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（TH+TD）/2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。 l 点火丝

bDG温度温度CCHAHAa时间时间At4t图4-1绝热较差时的雷诺校正图图4-2绝热良好时的雷诺校正图图中AA'为开始燃烧到温度升至室温这一段时间△t，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。它应予以扣除之。CC'为温度由室温升高到最高点D这一段时间△t，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。化学化工学院

化学化工学院 图4-1 绝热较差时的雷诺校正图 图4-2 绝热良好时的雷诺校正图 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。它应予以扣除之。CC′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

四、1仪器与试剂压片XRY-1A型氧弹量热计1套机1台氧气氧气钢瓶（需大于80Kg压力）减压器1个扳万用表1个充氧导管1个手1把镍铬丝若干容量瓶（1000mL1只，2000mL1只）苯甲酸（分析纯），水杨酸（分析纯）。化学化工学院

化学化工学院 四、仪器与试剂 XRY-1A型氧弹量热计1套 压片 机1台 氧气钢瓶（需大于80Kg压力） 氧气 减压器1个 万用表1个 充氧导管1个 扳 手1把 镍铬丝若干 容量瓶（1000mL 1只，2000mL 1只） 苯甲酸（分析纯），水杨酸（分析纯）

五、实验步骤：1.仪器介绍：氧气瓶B茶制定仪图4-3第弹卡旺安装示宽图阳44氧弹的聘造期4-3氧强充就示意园图4-3是实验室所用的氧弹量热计的整体装配图，图4-4是用来测量恒容燃烧的氧弹结构图。图4-5是实验充氧的示意图。化学化工学院

化学化工学院 五、实验步骤： 1. 仪器介绍： 图4-3是实验室所用的氧弹量热计的整体装配图，图 4-4是用来测量恒容燃烧的氧弹结构图。图4-5是实验 充氧的示意图

2、量热计水当量的测定(求C卡)（1）先将外简充满水，实验前用外桶搅拌器将外简水温搅拌均匀。（2）样品压片：压片前先检查压片用钢模是否干净，否则应进行清洗并使其干燥，用台秤称1g苯甲酸，在压片机压成圆片，用镊子将样品在干净的称量纸上轻击二、三次，除去表面粉末后再用分析天平精确称量。（3）用直尺量取长度约为15cm的细Ni-Cr合金丝一根，并用分析天平准确称重。将其两端固定在两个电极柱上，并让其与苯甲酸有良好的接触。然后，拧紧氧弹盖，并用进气管缓慢地冲入氧气直至弹内压力为2.8-3.0MPa大气压为正，氧弹不应漏气。化学化工学院

化学化工学院 2、量热计水当量的测定(求C卡) （1）先将外筒充满水，实验前用外桶搅拌器将外筒水温搅 拌均匀。 （2）样品压片：压片前先检查压片用钢模是否干净，否则 应进行清洗并使其干燥，用台秤称1g苯甲酸，在压片机压成 圆片，用镊子将样品在干净的称量纸上轻击二、三次，除去 表面粉末后再用分析天平精确称量。 （3）用直尺量取长度约为15cm的细Ni-Cr合金丝一根，并 用分析天平准确称重。将其两端固定在两个电极柱上，并让 其与苯甲酸有良好的接触。然后，拧紧氧弹盖，并用进气管 缓慢地冲入氧气直至弹内压力为2.8-3.0MPa大气压为止， 氧弹不应漏气