燃烧热有正负吗

燃烧热有正负吗

-新秦调查

2023年2月16日发(作者：练毛笔字的好处)

燃烧热的测定

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实验二、燃烧热的测定

专业：11化学姓名：赖煊荣座号：32同组人：陈见晓时间：2013.10.15

Ⅰ、目的要求

1．用氧弹热量计测定萘的燃烧热。

2．明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别。

3．了解热量计中主要部分的作用，掌握氧弹热量计的实验技术。

4．学会雷诺图解法校正温度改变值。

Ⅱ、基本原理

一、燃烧与量热

根据热化学的定义，1mol物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。所谓完全氧化，对燃烧产物有明确的

规定。

量热法是热力学的一个基本实验方法。在恒容或恒压条件下，可以分别测得恒容燃烧热Qv

和恒压燃

烧热Qp

。由热力学第一定律可知，Q

v

等于体系内能变化Δ

U；Q

p

等于其焓变ΔH。若把参加反应的气体和反应生成

的气体都作为理想气体处理，则它们之间存在以下关系：

ΔH=ΔU+Δ(pV)

Q

p

=Q

v

+ΔnRT——（1）

式中，Δn为反应前后反应物和生成物中气体的物质的量

之差；R为气体常数；T为反应时的热力学温度。

燃烧热的测定

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热量计的种类很多，本实验所用氧弹热量计是一种环境恒温式的热量计。氧弹热量计的装置如图右。

二、氧弹热量计

氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质和

热量计有关附件的温度升高。测量介质在燃烧前后温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。其关系

式如下：

-W

样

/M·Qv

–l·Q

l

=(W

水

c

水

+C

计

)ΔT——（2）

式中，W

样

和M分别为样品的质量和摩尔质量；Qv

为样品的恒容燃烧热；l和Ql是引燃用金属丝的长度

和单位长度燃烧热，W

水

和C

水

是以水作为测量介质时，水的质量和比热容；C

计

称为热量计的水当量，即

除水之外，热量计升高1℃所需的热量；ΔT为样品燃烧前后水温的变化值。

三、雷诺温度校正图

实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温差测量值的影响可用雷诺温度校正图校正。

具体方法为：称取适量待测物质，估计其燃烧后可使水温上升1.5～2.0℃。预先调节水温低于室温1.0℃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。得一曲线如下左图。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，再将FH线

和GD线延长并交ab线于A、

C两点，其间的温度差值即为

经过校正的ΔT。图中AA′为开

始燃烧到温度上升至室温这

一段时间Δt1

内，由环境辐射

和搅拌引进的能量所造成的

燃烧热的测定

3

升温，故应予扣除。CC′为由室温升高到最高点D这一段时间Δt2

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。故可认为，AC两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。

本实验采用贝克曼温度计来测量温度差。

Ⅲ、仪器、试剂

XRY-1A型数显氧弹式热量计（已包含贝克曼温度计、秒表、放大镜等）1套、氧气钢瓶1只、氧气减压

阀1只、压片机1台、电子天平1台、万用电表1台、量杯(1000ml)1只、量筒（10ml）1个、塑料桶1

个、直尺1把、剪刀1把、温度计（100℃）1支、引燃专用金属丝、苯甲酸（分析纯）、萘（分析纯）

Ⅳ、实验步骤

1．测定热量计的水当量

（1）样品制作用电子天平称取大约1g苯甲酸（切勿超过1.1g），在压片机上压成圆片。样片压得太紧，

点火时不易全部燃烧；压得太松，样品容易脱落。将样品在干净的玻璃板上轻击二、三次，再用电子天平

精确称量。

（2）装样并充氧气拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的

不锈钢丝更应擦干净。搁上金属小皿，小心将样品片放置在小皿中部。剪取

10cm长的引燃金属丝，在直径约3mm的玻璃棒上，将其中段绕成螺旋形约5～

6圈。将螺旋部分紧贴在样片的表面，两端如图2所示固定在电极上。用万用

电表检查两电极间电阻值，一般应不大于20Ω。旋紧氧弹盖，再用万用电表

检查后卸下进气管口的螺栓，换接上导气管接头。导气管另一端与氧气钢瓶

上的减压阀连接。打开钢瓶阀门，使氧弹充入2MPa的氧气。

关闭氧气瓶阀门，旋下导气管，放掉氧气表中的余气。将氧弹的进气螺栓旋上，再次用万用表检查两

电极间的电阻，在确保两电极导通。如阻值过大或电极与弹壁短路，则应放出氧气，开盖检查，重新装样。

（3）测量用量杯(1000ml)准确量取已被调节到低于室温1.0℃的自来水2700ml于盛水桶内。将氧弹

燃烧热的测定

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放入水桶中央，接好两极导线，装好搅拌马达，盖上盖板。待温度稳定上升后，每隔1min读取一次温度。

10～15min后，按下面板上电键通电点火。若指示灯亮后即熄灭，且温度迅速上升，表示氧弹内样品已燃

烧；若指示灯根本不亮且温度也不见迅速上升，则须停止实验。打开氧弹检查原因。自按下电键后，读数

改为每隔15s一次，直至两次读数差值小于0.005℃，读数间隔恢复为1min一次，继续15min后方可停止

实验。本实验用自动报时装置，按报时间隔读取相应读数。实验时间大约40分钟。

2．萘的燃烧热测量

称取0.6g左右的萘，同上述方法进行测定。

Ⅴ、数据处理

表1.苯甲酸燃烧时温度随时间的变化

次数/30s

123456789

10

温度/℃

26.34126.37926.39726.46126.46226.46926.46126.46426.468

26.463

次数/30s11（点火）1213141516

171819

20

温度/℃

26.46526.49326.60726.69926.85126.96227.04727.13127.186

27.498

次数/30s

2272829

30

温度/℃

27.28127.31627.34627.37327.39727.41927.44027.460

27.48027.498

次数/30s

3373839

40

温度/℃

27.51527.53227.54727.56127.57627.59027.59027.60327.627

27.639

次数/30s41（熄火）424344454647

4849

50

温度/℃

27.65427.66627.67927.69027.70227.71227.72327.73327.743

27.753

压片后苯甲酸的质量m=0.981g

铁丝原长L1

=10cm

燃烧热的测定

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剩余未燃尽的铁丝的长度L2

=2.2cm

表2.萘燃烧时温度随时间的变化

次数/30s

123456789

10

温度/℃

25.59325.60425.59725.59625.59525.60225.60925.57725.560

25.548

次数/30s11（点火）1213141516

171819

20

温度/℃

25.49925.51525.58125.61825.75425.89726.02326.11926.206

26.272

次数/30s

2272829

30

温度/℃

26.32926.39926.41526.44626.47426.49826.52026.539

26.55626.572

次数/30s

3373839

40

温度/℃

26.58826.60226.61526.63026.63926.64626.65326.66426.675

26.686

次数/30s41（熄火）424344454647

4849

50

温度/℃

26.69926.70726.71726.72626.73726.74126.75026.75826.766

26.773

压片后萘的质量m=0.607g

铁丝原长L1

=10cm

燃烧热的测定

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剩余未燃尽的铁丝的长度L2

=2.2cm

表3.实验室条件的记录表

实验开始时实验结束时

温度/℃

26.1

温度/℃

26.9

压力/hp

1020.0

压力/hp

1021.0

湿度/%

57.2

湿度/%

58.0

由ΔT计算水当量和萘的恒容燃烧热Qv，并计算其恒压燃烧热Qp：

C

6

H

5

COOH(s)＋15/2O

2

(g)＝7CO

2

(g)＋3H

2

O(l)

由Q

p

=Q

v

+ΔnRT可知

Q

v苯甲酸=Q

p

﹣ΔnRT

=﹣3226.9kJ/mol×0.973/122.12﹣(-0.5)×8.314×298k

=﹣24.47kJ

由图1可知：△T

1

=1.10k

有以下关系式

-Q

v

W样/M-l·Q

J

=(W水c水+c计)△T

1

K=(W水c水+c计)=(-Q

v

W样/M·Q

v

-l·Q

l

)/△T

1

燃烧热的测定

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=[-0.973x（-24.47）/122.12-5.9×(-2.9)/1000]/1.10

=0.193kJ/k

由图2可知：ΔT

2

=1.09k

有以下关系式

-Q

v

W

2

/M-l·Q

l

=(W水c水+c计)ΔT

2

Q

v萘=[(W水c水+c计)ΔT

2

+l·Q

l

]•M/-W

2

=(KΔT

2

+l·Q

l

)M/-W

2

=[0.193×1.09+8.5×(-2.9)/1000]×128.18/（-0.607）

=-39.22kJ

Q

v.m萘=-39.22/（0.607/128.18）=-8281.7kJ/mol

Ⅵ、结果分析与讨论

由结果看出误差相对于标准值较大，应该与实验中操作有失误有关。在实验数据处理中将反应的热效

应近似为一常数，但实际上它的值是温度的函数，在实验过程中发现环境温度并不稳定，在实验过程中有

变化，因此带来一定误差。

上述计算相对误差的公式是假定在苯甲酸和茶都完全燃烧的条件下得出的，实际上仅用眼睛来观察试

样燃烧后是否有残余的黑渣存在而判断撤烧完全与否是不准确的，也是不科学的，因所谓完全燃烧是指碳

元素生成二氧化碳、氢元素生成水，所以即是没有碳渣，若是有一氧化碳生成也不为完全燃烧，这也会给

实验带来难以估计的误差，如果将燃烧后的残气用气体分析仪分析一下，则这个误差也是可估计的。

Ⅶ、思考题

1．固体样品为什么要压成片状？

答：排除空气等气体杂质的同时，节省了样品在氧弹中所占体积，减小误差；同时，压片后的样品燃烧会

更充分，便于准确秤样，装入氧弹时不易洒落；.便于与铁丝接触；便于铁丝、样品与正负极连接；便于燃

烧完全。

2．在量热学测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？

答:在体系与周围环境可能有热交换的情况下都可能需要用到雷偌温度校正方法。例如在测量中用到热量

计或用到搅拌器等的情况下。