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燃烧热的测定 实验目的 1、掌握用氧弹热量计测量燃烧热的原理及使用方法 2、掌握温差测量的实验原理和技术 3、掌握用雷诺图解法进行温度校正的方法 实验原理 本实验采用环境恒温式氧弹热量计测量固体物质的燃烧热，热量计的结构及氧弹构造见实验教材第165页。 氧弹热量计测量燃烧热的原理是能量守恒定律：待测样品在充满高压氧气（约1.2Mpa）的氧弹内完全燃烧，将释放的热量全部传给氧弹及其周围的介质（水）和其它附件（包括测温元件、搅拌器和内水桶等），通过测量介质的温度变化（本实验采用铂电阻温度计测量），求得待测样品的燃烧热，计算公式如下： (1) 式中，w样品和M样品分别是被测样品的质量（g）和摩尔质量（g mol-1）；Qv,m为被测样品的恒容摩尔燃烧热，J mol-1； q1点火丝（铜丝）的燃烧热, J g-1；x为烧掉的点火丝的质量，g；q2为氧弹内的N2生成硝酸时放出的热量，J；K为仪器常数, J mV-1；?V为记录仪上输出的不平衡电势信号，mV。 仪器常数K一般用已知燃烧热的标准物质苯甲酸来标定。 实验要求掌握的知识点 （1）恒压燃烧热（Qp）与恒容燃烧热（Qv） 1mol物质在恒温、恒容或恒温、恒压下完全燃烧时所释放的热量称为该物质的恒容摩尔燃烧热（Qv,m）或恒压摩尔燃烧热（Qp,m）。完全燃烧是指 C?CO2(g)，H?H2O(g)，S?SO2(g)，N?N2(g)、Cl?HCl(aq)等。若将参与反应的所有气体看作是理想气体，则Qv,m和Qp,m之间有如下关系式： (2) 式中，?B(g)为参加燃烧反应气体组分的化学计量系数（反应物为负，产物为正）；R为摩尔气体常数；T为反应的热力学温度。 用氧弹热量计测得的燃烧热为恒容摩尔燃烧热，然后由（2）式计算得到恒压摩尔燃烧热。 （2）雷诺图解法 图1 雷诺温度校正示意图用氧弹热量计测量物质的燃烧热，关键在于测准温度变化值。虽然氧弹热量计设计时，已采取措施尽量减少系统与环境之间的热损失，使系统近似看成是一个绝热系统，但实际上热量计与周围环境的热交换无法完全避免，对温差测量值有影响，一般需按雷诺（Renolds）图解法进行温度校正。具体方法为：称取适量待测样品，估计其燃烧后可使水温上升1.5-2.0oC。预先调节水温低于室温1.0 oC左右。按操作步骤进行测定，将燃烧前后观察所得的一系列水温和时间关系作图，得一曲线如图所示。图中H点意味着燃烧开始，热传入介质；D点为观察到的最高温度值；从相当于室温的J点作水平线交曲线于I，过I点作垂线ab，再将FH线和GD线延长并交ab线于A、C两点，AC间的温差即为经过校正的?T。图中AA’为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间?t1内，由环境辐射和搅拌引起的能量所造成的升温，故应予扣除。CC’为水温升高到最高点D这一段时间?t2内，热量计向环境的热漏造成的温度降低，计算时必须考虑在内。 图1 雷诺温度校正示意图 若热量计的绝热性能良好，热漏很小，而搅拌器功率较大，不断引进的能量使得曲线不出现最高温度点，此时也可采用上述方法进行温度校正。 实验注意事项 1、待测样品需干燥，受潮样品不易燃烧且称量有误。 2、燃烧第二个样品时，内筒水需调节水温。 3、称量。苯甲酸：0.8-0.9 g；萘：0.5-0.6 g；蔗糖：1.3-1.4 g （为什么？） 4、样品压片时，不宜太紧。样品压得太紧，点火困难且不易燃烧完全。 5、万用表测量两电极间的电阻时，一般要求电阻值不大于20欧姆。 实验数据和结果 室温：18.2 oC，大气压：101.45 kPa 表1 实验结果 样品 样品质量/g 铜丝质量/g 剩余铜丝质量/g 烧掉铜丝质量/g 电势信号/mV 苯甲酸 0.8382 0.0428 0.0105 0.0323 1.541 萘 0.5267 0.0365 0.0060 0.0305 1.496 （1）仪器常数K的计算 (1) 其中，苯甲酸Qv,m=-3226.9 J mol-1；铜丝（点火丝）燃烧热q1=-2510 J g-1；q2忽略不计。将表1内的有关数据代入（1）式，得 K=-1445 J mV-1 （2）萘恒容燃烧热Qv的计算 将表1中的有关数据和K值代入（1）式，得 Qv（萘）=-5233.0 kJ mol-1 （3）萘恒压燃烧热Qp的计算 (2) 已知， 所以， 则Qp,m（萘）=-5237.8 kJ mol-1 结果分析与讨论 表2为文献[1]提供的苯甲酸与萘的燃烧热数据。 表2 苯甲酸和萘的恒压燃烧热数据[1] 恒压燃烧热 KJ mol-1 J g-1 测定条件 苯甲酸 -3226.9 -26410 p?，20oC