燃烧热的测定 新乡医学院.doc

新乡医学院物理化学实验课教案首页 授课教师姓名职称： 一、实验名称 燃烧热的测定 二、授课对象 药学授课形式 实验 明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的相互关系。 学会应用雷诺图解法校正温度改变值。 四、教学内容 1.几个基本概念。 实验的具体步骤及数据的处理。 讲解 40min 实验 120min 实验的具体步骤及数据的处理。 1.压片时用力不能太大。 2正确应用雷诺图解法校正温度改变值。 八、授课方法 讲授原理加实验辅导 《物理化学实验指导》 基础医学院化学教研室 新乡医学院化学教研室 年 月 日 燃烧热的测定 一、实验目的 ．明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的相互关系。 ．学会应用雷诺图解法校正温度改变值。 二、实验原理 燃烧热是指1摩尔物质在等温、等压下与氧气进行完全氧化时的焓变。“完全氧化”的意思是指化合物中的元素生成较稳定的氧化物，如碳被氧化成CO2(气)，氢被氧化成H2O(液)等。燃烧焓是热化学中重要的基本数据，因为许多有机化合物的标准摩尔生成焓都可通过盖斯定律由它的标准摩尔燃烧焓及二氧化碳和水的标准摩尔生成焓求得。通过燃烧焓的测定，还可以判断工业用燃料的质量等。 在非体积功为零的情况下，物质的燃烧焓以物质燃烧时的热效应(燃烧热)来表示：即△CHm=QP-m，因此，测定物质的燃烧焓实际就是测定物质在等温、等压下的燃烧热。 量热法是热力学实验的一个基本方法。测定燃烧热可以在等容条件下，亦可以在等压条件下进行。等压燃烧热（QP）与等容燃烧热（QV）之间的关系为： （3－1） 式中∑νg为气体物质化学计量数的代数和；Δξ为反应进度增量，QP或QV为反应物质的量为Δξ时的反应热，Δn(g)为该反应前后气体物质的物质的量变化，T为反应的绝对温度。 测量原理是能量守恒定律，样品完全燃烧放出的能量使量热计本身及周围介质温度升高，测量出介质燃烧前后温度的变化，就可以求算该样品的恒容燃烧热。 其关系如下： （3－2） 式中负号是指系统放出热量，放热时系统内能降低，CV、T均为正值。 系统除样品燃烧放出热量引起系统温度升高以外，其他因素：燃烧丝的燃烧，氧弹内N2和O2化合并溶于水中形成硝酸等都会引起系统温度变化，因此在计算水当量及发热量时，这些因素必须进行校正，校正值如下： 燃烧丝的校正：Cu-Ni合金丝：-3.138J·cm-1 酸形成的校正：(本实验此因素忽略) 校正后的关系式为：QV-W-3.138L=-K△T （2-3） QV：样品恒容燃烧热（J·g-1） W：样品的质量（g） L：燃烧丝的长度（cm） K：量热计的水当量 量热计的水当量K一般用纯净苯甲酸的燃烧热来标定，苯甲酸的燃烧热QV=-26460 J·g-1 为了保证样品燃烧完全，氧弹中必须充足高压氧气。因此要求氧弹密封、耐高压、耐腐蚀。同时，粉末样品必须压成片状，以免冲气时冲散样品使燃烧不完全，而引起实验误差，完全燃烧是实验成功的第一步，第二步还必须使燃烧后放出的的热量不散失，不与周围环境发生热交换，全部传递给量热计本身和其中的盛水，使量热计和水的温度升高，为了减少量热计与环境的热交换，量热计放在一恒温的套壳中，故称环境恒温或外壳恒温量热计。量热计须高度抛光，也是为了减少热辐射，量热计和套壳中间有一层挡屏，以减少空气的对流。虽然如此，热漏还是无法避免，因此燃烧前后温度变化的测量值必须经过雷诺作图法校正。其校正方法如下： 图2-1 氧弹 图2-3 压片机 称适量待测物质，使燃烧后水温升高1.5-2.0℃，预先调节水温低于环境温度0.5-1.0℃，然后将燃烧前后历次观察的水温对时间作图，连成FHID折线，见图2-2， 图2-2 图2-3 图中H相当于开始燃烧之点，D为观察到的最高温度读数点，作一平行线JI交折线于I，过I点作垂线ab，然后将FH线和GD线外延交ab于A、C两点。A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高△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进的能量而造成量热计温度的升高，必须扣除。CC′为温度由室温升高到最高点D这一段时间△t2内量热计向环境辐射出能量而造成量热计温度的降低，因此需要添加上。由此可见，AC两点的温度差较客观地表示了由于样品燃烧促使温度计升高的数值，有时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进能量使的燃烧后的最高点不出现，这种情况下△T仍