(完整版)大學(xué)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-燃燒熱的測定

1、實(shí)驗(yàn)名稱燃燒熱的測定債xifrft物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系化學(xué)化工學(xué)院班級(jí)化學(xué)061學(xué)號(hào)13姓名沈建明日期2009520同組者姓名史黃亮室溫氣壓成績一、目的和要求用氧彈量熱計(jì)測定蔗糖的燃燒熱。明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的區(qū)別。了解量熱計(jì)中主要部分的作用，掌握氧彈量熱計(jì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。學(xué)會(huì)雷諾圖解法校正溫度改變值。二、基本原理燃燒熱是指1摩爾物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。在恒容條件下測得的燃燒熱稱為恒容燃燒熱（Q）,恒容燃燒熱這個(gè)過程的內(nèi)能變化（AU）。在恒壓條件下v測得的燃燒熱稱為恒壓燃燒熱（Q,恒壓燃燒熱等于這個(gè)過程的熱焓變化（AH）。p）若把參加反應(yīng)的氣體和反應(yīng)生成的氣體作為理想氣

2、體處理，則有下列關(guān)系式：Q=QQv（g）RTpVB本實(shí)驗(yàn)采用氧彈式量熱計(jì)測量蔗糖的燃燒熱。測量的基本原理是將一定量待測物質(zhì)樣品在氧彈中完全燃燒，燃燒時(shí)放出的熱量使熱量計(jì)本身及氧彈周圍介質(zhì)（本實(shí)驗(yàn)用水）的溫度升高。通過測定燃燒前后熱量計(jì)（包括氧彈周圍介質(zhì)）溫度的變化值，就可以求出該樣品的燃燒熱。其關(guān)系如下：m)AT樣QlxQ=(mC+CMvl水水計(jì)其中，Q為點(diǎn)火絲的燃燒熱（Q4.1J.cm-i）,C=4.1868Jg-iK-i,ll水已知量熱計(jì)的水當(dāng)量以后，就可以利用上式通過實(shí)驗(yàn)測定其他物質(zhì)的燃燒熱。氧彈是一個(gè)特制的不銹鋼容器為了保證待測樣品能夠完全燃燒，氧彈中應(yīng)充以高壓氧氣（或者其他氧化劑），

3、還必須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給量熱計(jì)本身和其中盛放的水，而幾乎不與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換。但是，系統(tǒng)與環(huán)境之間的能量交換仍然無法完全避免，這可以是同于環(huán)境向量熱計(jì)輻射進(jìn)熱量或做功（比如電功）而使其溫度升高，也可以是由于量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而使量熱計(jì)的溫度降低。因此燃燒前后溫度的變化值不能直接準(zhǔn)確測量，而必須經(jīng)過作圖法進(jìn)行校正。試驗(yàn)裝置剖面圖：1-氧彈；2-溫度傳感器；3-內(nèi)筒；4-空氣隔層；5-外筒；6-攪拌mi2巒剖ifi闿5休三、儀器、試劑氧彈卡計(jì)1臺(tái)分析天平1臺(tái)壓片機(jī)數(shù)字型貝克曼溫度計(jì)1支數(shù)字型貝克曼溫度計(jì)1支精密數(shù)字溫度溫差儀swc-IID1臺(tái)點(diǎn)火絲3根直尺1把容量瓶（1000

4、ml）1個(gè)氧氣鋼瓶及減壓閥1套蔗糖（A.R.）苯甲酸（A.R.）萘（A.R.）四、實(shí)驗(yàn)步驟量熱計(jì)水當(dāng)量Cm的測定（1）稱取0.8lg左右的苯甲酸（不得超過l.lg）；（2）量取引火絲的長度，中間用細(xì)鐵絲繞幾圈做成彈簧形狀；（3）對稱好的苯甲酸樣品進(jìn)行壓片；（4）再次稱量壓好片的苯甲酸樣品；（5）將樣品上的引火絲兩端固定在氧彈的兩個(gè)電極上，引火絲不能與坩堝相碰；（6）將氧彈蓋蓋好。氧彈充氧氣氧彈與氧氣瓶連接：旋緊氧彈上出氣孔的螺絲；將氧氣表出氣孔與氧彈進(jìn)氣孔用進(jìn)氣導(dǎo)管連通，此時(shí)氧氣表減壓閥處關(guān)閉狀態(tài)（逆時(shí)針旋松）；打開氧氣瓶總閥（鋼瓶內(nèi)壓不小于3MPa）,沿順時(shí)針旋緊減壓閥至減壓表壓為2MPa，

5、充氣lmin,然后逆時(shí)針旋松螺桿停止充氣；旋開氧彈上進(jìn)氣導(dǎo)管，關(guān)掉氧氣瓶總閥，旋緊減壓閥放氣，再旋松減壓閥復(fù)原。裝置熱量計(jì)（1）看指示燈是否亮，確定儀器是否接通；（2）用容量瓶準(zhǔn)確量取已被調(diào)好的低于外桶水溫0.5-1.0C的蒸餾水3000ml,裝入量熱計(jì)內(nèi)桶；裝好攪拌器，將點(diǎn)火裝置的電極與氧彈的電極相連；蓋好蓋子，將數(shù)字型貝克曼溫度計(jì)探頭插入桶內(nèi)，總電源開關(guān)打開，開始攪拌；電腦軟件開始記錄。點(diǎn)火燃燒和升溫的測量(1)按振動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)開向振動(dòng)，計(jì)時(shí)開始；按振動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)開向點(diǎn)火，點(diǎn)火指示燈亮后1s左右又熄滅，而且量熱計(jì)溫度迅速上升，表示氧彈內(nèi)樣品已燃燒?？蓪⒄駝?dòng)點(diǎn)火開關(guān)開向振動(dòng)，并每隔0.5min讀

6、取數(shù)字型貝克曼溫度計(jì)溫度一次；至溫度不再上升(緩慢)而開始下降時(shí)，再每隔1min讀取溫度一次，共讀取十次。整理設(shè)備，準(zhǔn)備下一步實(shí)驗(yàn)(1)停止攪拌，關(guān)掉總電源開關(guān)；(2)取出氧彈，并打開放氣閥放氣；(3)觀察燃燒情況，取出剩余的引火絲，并準(zhǔn)確量取剩余長度；(4)倒掉氧彈和量熱計(jì)桶中的水，并擦干、吹干。五、原始數(shù)據(jù)室溫=24.6C苯甲酸實(shí)際質(zhì)量m=0.9044g鐵絲原長1=12.9cm剩余鐵絲長l=2.9cm采零點(diǎn)為t=23.95-(-1.986)C=25.936C蔗糖實(shí)際質(zhì)量m=1.1854g鐵絲原長1=12.7cm剩余鐵絲長1=2.5cm采零點(diǎn)為t=23.52-(-2.419)C=25.939

7、C萘實(shí)際質(zhì)量m=0.8763g鐵絲原長1=12.8cm剩余鐵絲長1=4.2cm采零點(diǎn)為t=23.32-(-2.618)C=25.938C六、數(shù)據(jù)處理與分析(一)求C：計(jì)J點(diǎn)溫度為(24.6-25.936)C=-1.336C0.2-0.3980.4-0.6-8OJ-1.336苯甲酸ATS1.559rTOC o 1-5 h z68101214水當(dāng)量時(shí)SJ/Minl=(12.9-2.9)cm=10cm鐵絲加卄0.9044“n二苯甲酸二二7.413X10-3moi苯甲酸M122苯甲酸苯甲酸的燃燒方程：CHO(s)+15O(g)T7CO(g)+3HO(l)7622222由文獻(xiàn)值(pG,20C)知(近似忽

8、略溫度及壓強(qiáng)的變化)：苯甲酸的Qp=-3226.9kJ/mol,引燃鐵絲的燃燒熱值為-4.1J/cm,根據(jù)Qv=Qp-AnRT=-3226.9X103J/mol-(7-15/2)X8.314J/mol/KX(273.15+24.6)K=-3225662J/molTOC o 1-5 h z.m亠由一苯甲酸Q一l-Q二(mC+C)AT求C:Mv苯甲酸i水水計(jì)苯甲酸計(jì)苯甲酸代入數(shù)據(jù)得：-7.413X10-3X(-3225662)-10X(-4.1)=(3X4186.8+C)X1.559計(jì)解得C計(jì)=2804.06J/C(二)分別求萘和蔗糖的恒容燃燒熱Qv和恒壓燃燒熱Qp：蔗糖：J點(diǎn)溫度為(24.6-2

9、5.938)C=-1.338C水當(dāng)量耐間剛inl=(12.7-2.5)cm=10.2cm鐵絲m1.1854n=蔗糖=3.466x10fol蔗糖M342m求Qv蔗糖根據(jù)糖Q-1-Q二(mC+C)ATMv蔗糖i水水計(jì)蔗糖蔗糖代入數(shù)據(jù)得-3.466X10-3XQ卄-10.2X(-4.1)=(3X4186.8+2804.06)X1.118v,庶糖解得Qv,蔗糖-4943925.6J/mol由C12H22O11(s)+12O2(g)t12CO2(g)+11H2O(l)可知Qp,蔗糖=Qv蔗糖+AnRT=-4943925.6+(12-12)X8.314X(273.15+24.6)-4943925.6J/m

10、ol4943.9kJ/mol文獻(xiàn)值(p9,25C)=-5643kJ/mol該值與文獻(xiàn)值有一定的偏差(12.39%)造成偏差的原因分析如下；1、環(huán)境的干擾。由于人員走動(dòng)等因素造成的室溫的不穩(wěn)定，與所記錄的值不一致。2、溫度校正帶來的偏差。由于溫度校正是通過手繪的方式完成的，難免會(huì)有較大的偏差。奈：J點(diǎn)溫度為(24.6-25.939)C=-1.339C0.0-03724).5-1.339AT=2.932r-2.5601214水當(dāng)量時(shí)間/Nlin1鐵絲=(I2872)cm=&6cmm卄0.8763ccq必n二奈二二0.06846mol奈M128-jrH奈m根據(jù)亠Q-1-Q=(mC+C)AT求Qv”M

11、v,萘i水水計(jì)萘v,奈萘代入數(shù)據(jù)得：-0.06846XQ-8.6X(-4.1)=(3X4186.8+2804.06)X2.932V,奈解得Q=-657513J/molyv,奈由CH(s)+12O(g)T10CO(g)+4HO(l)可知108222Q=Q+AnRTyp,奈奈=-657513+(10-12)X8.314X(273.15+24.6)=-662164.7J/mola-662.2kJ/mol文獻(xiàn)值(pe,25C)=-5153.8kJ/mol這項(xiàng)值的誤差如此之大(87.15%),令我驚訝,但是想來想去都不得其解。現(xiàn)作如下猜想：1、奈的質(zhì)量有誤。在稱量時(shí)是記錄的值(08763g),但是真正被

12、放入氧彈內(nèi)燃燒的沒有這么多(實(shí)驗(yàn)過程中有些許灑落)，由于這一值的偏差對結(jié)果的影響甚大；2、燃燒鐵絲長度計(jì)量有誤。因?yàn)樵诜磻?yīng)結(jié)束后，有在氧彈的反應(yīng)器內(nèi)發(fā)現(xiàn)幾粒黑色的東西，應(yīng)該就是未反應(yīng)又沒有記錄在內(nèi)的鐵絲殘留物。但這一影響微不足道。3、還有，我將自己的實(shí)驗(yàn)處理與其他同學(xué)的做了對比，發(fā)現(xiàn)我得到的C計(jì)計(jì)與其相差很，所以懷疑是不是C計(jì)算錯(cuò)了，但又一想，如果C計(jì)算錯(cuò)了，那么蔗計(jì)計(jì)糖的結(jié)果也應(yīng)該會(huì)有較大的偏差。所以很難斷定這就是主要原因。七、思考題1、固體樣品為什么要壓成片狀？答：為了讓樣品與燃燒鐵絲充分接觸，使樣品充分燃燒。八、注意事項(xiàng)1.樣品按要求稱取，不能過量。過量會(huì)產(chǎn)生過多熱量，溫度升高會(huì)超過貝克曼溫度計(jì)的刻度；樣品壓片時(shí)不能過重或過輕；引火絲與樣品接觸要良好，且不能與坩鍋等相碰點(diǎn)火絲不要插入藥片的小孔不，以免燃燒時(shí)藥品熔化，把點(diǎn)火絲埋于