燃烧热 能源 教案

第一篇：燃烧热 能源 教案

《燃烧热 能源》教案

一、教材内容分析

内容:本节位于《化学反应原理》第一章第二节，本节分为两部分，第一部分简单介绍了燃烧热，其中突出了对燃烧热定义的介绍，并引导学生从诸多因素出发讨论选择燃料的标准，培养学生综合考虑问题的能力；第二部分，结合燃烧热的利用介绍了能源的开发与利用，特别是化石燃料的利弊以及能源与人类生存和发展的关系。

二、教学目标

1.了解燃烧热概念，并能进行简单的计算。

2.知道化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。3.通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。

三、教学重难点

燃烧热概念及相关计算

四、教学过程

（一）预习检查，检查学生的预习情况，统计学生对该知识点的了解情况，然后进行教学过程。（若有预习检测，就利用其来检验学生的预习情况，根据学生的情况来进行上课精讲部分的调整。）

（二）情景导入，展示目标

列举一部分燃烧反应，要求学生观察其热化学方程式是否正确，然后从中提出燃烧热的概念。（复习上节课学习的热化学方程式的书写，并引入本节课的重难点——燃烧热）

[板书] 第二节燃烧热能源

一、燃烧热

1．定义：在25 ℃、101 kPa时，lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。

[问题] 解释H2的燃烧热为285.8 kJ / mol所表示的含义： H2（g）+1/2O2(g）=H2O（l）ΔH=-285.8kJ/mol 实验测得25ºC，101kPa时1molH2完全燃烧生成液态水放出285.8 kJ的热量。

[讨论]你是如何理解燃烧热的定义的？(5’)(1)条件：25 ℃、101 kPa(2)可燃物的用量：lmol(3)生成稳定的氧化物：如C完全燃烧应生成CO2(g)，H2燃烧生成H2O(l)，S生成SO2(4)单位：kJ / mol(5)书写燃烧热的热化学方程式时，以1mol可燃物为配平标准，其余可出现分数。[板书]2．研究物质燃烧热的意义

（学生通过阅读教材，找到人们研究燃烧热的意义，增强学生处理课本和整理信息的能力）燃烧热的定义：了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。[探究] 分析教材中表1-1，讨论应根据什么标准来选择燃料。试举例说明

[提示] 可根据物质的燃烧热、燃料的储量、开采、储存的条件、价格、对生态环境的影响等综合考虑。

[板书]3．有关燃烧热的计算

（利用优化设计P11有关燃烧热的计算的例子，给学生讲解这部分内容，并得到一个结论：

Q放=n×▏ΔH▕（ΔH表示燃烧热））

[过渡]我们已经知道利用物质燃烧放出的热量，那么怎样合理的利用这些物质的燃烧，这是世界各国普遍关注的能源问题。[板书]

二、能源

[自主学习]阅读教材回答下列问题 1.指出能源的定义及分类。

能源就是能提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐及柴草等等。我国目前使用的主要能源是化石燃料。

[讨论1] 分析教材中资料卡片并阅读教材讨论我国能源的现状如何？ 1．主要是化石燃料蕴藏量有限，而且不能再生，最终将枯竭。2．能源利用率低，浪费严重。

3．能源储量丰富，我国的人均能源拥有量较低。4．近年来能源的总消费量与人均消费量情况呈下降趋势，但是，仍然出现了能源危机问题。[讨论2] 如何解决我国的能源危机问题？ 1．调整和优化能源结构。

2．加强科技投入，提高管理水平，科学的控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的使用效率。

3．节约利用现有能源。4．研究开发新能源。

[讲述]在现有的能源即将出现危机之时，人们很自然地把目光转向那些储量更丰富、更清洁、可以再生的新能源，并惊奇地发现，这些新能源大多数与我们日常生活一直息息相关。人们在不知不觉地使用着它们，只不过今后我们将采取新的方式利用它们。2．新能源包括那些？有什么特点？

太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能和生物质能等。特点：资源丰富，可以再生，没有污染或很少污染。

科学视野∶太阳能，氢能，地热能，风能等。

（三）课堂总结

一、燃烧热

定义：在25 ℃、101 kPa时，lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。

二、能源

（四）课后作业

完成优化设计训练与测评P4-5页

五、教学反思

第二篇：渗透法制教育教案燃烧热

课题：第一章 化学反应与能量

第二节 燃烧热 能源

学校：万山区民族中学

教师：

黄秋红

第一章 化学反应与能量 第二节 燃烧热 能源

万山区民族中学 黄秋红

一、教学目标 1．知识与技能：

理解燃烧热的概念，认识能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。

2．过程与方法：自学、探究、训练 3．情感态度与价值观：

（1）知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。

（2）通过学习本节内容，了解《中华人民共和国节约能源法》。

二、教学重、难点：燃烧热的概念、燃烧热的简单计算

三、教学方法：ppt教学

四、课时安排：1课时

五、教学过程：

（一）情景导入，ppt展示三张图片，学生思考图片反应的问题。【学生活动】 略

【老师总结】环境污染大，能源消耗大，利用率低。

（二）情景导入，ppt再展示三张图片，学生思考图片反应的问题 【学生活动】 略

【老师总结】能源的利用方法不正确将危及人类的健康。【渗透法律】《中华人民共和国节约能源法》

第一条

为了推动全社会节约能源，提高能源利用效率，保护和改善环境，促进经济社会全面协调可持续发展，制定本法。[板书] 第二节 燃烧热 能源 【思考与交流】

燃烧的定义和燃烧过程的能量形式？ 【学生活动】 略

一、燃烧热

[探究1] 阅读教材指出燃烧热的概念。[板书]1．定义：在 25 ℃、101 kPa时，lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。[讨论]你是如何理解燃烧热的定义的？(1)条件：25 ℃、101 kPa(2)可燃物的用量：lmol(3)生成稳定的氧化物：如C完全燃烧应生成CO2(g)，H2燃烧生成H2O(l)，S生成SO2

(4)单位：kJ / mol(5)书写燃烧热的热化学方程式时，以1mol可燃物为配平标准，其余可出现分数。[板书]2．有关燃烧热的计算 物质燃烧放出的热量(kJ)= 该物质的n(mol)×该物质的燃烧热(kJ/mol)Q= n × △Hc 例1：已知CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol，试求1000L CH4（标准状况）完全燃烧后所产生的热量为多少？

【解】1000L CH4（标准状况）的物质的量为：

1mol CH4完全燃烧放出890.3 kJ的热量，44.6 molCH4完全燃烧放出的热量为：44.6 mol×890.3 kJ/mol ＝3.97×104 kJ [板书]3．研究物质燃烧热的意义

[探究2] 阅读教材指出研究物质燃烧热的意义。

通过对燃烧热的学习，可以帮助我们更充分地利用能源

[探究3] 分析教材中表1-1，讨论应根据什么标准来选择燃料。试举例说明 [提示] 可根据物质的燃烧热、燃料的储量、开采、储存的条件、价格、对生态环境的影响等综合考虑。【渗透法律】

《中华人民共和国节约能源法》 第二条

本法所称能源，是指煤炭、石油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。

[板书]

二、能源

[自主学习] 阅读教材回答下列问题

1、指出能源的定义 能源就是能提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐及柴草等等。我国目前使用的主要能源是化石燃料。

2、分类（1）、按开发与利用状况分 ①常规能源： 如：煤、石油、天然气、水能等。②新能源： 如：太阳能、风能、氢能、生物质能、海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等。（2）、按属性分 ①可再生能源：主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。②不可再生能源： 如：煤炭、石油、天然气等。（3）、按转换传递过程分 ①一级能源：如：原煤、原油、天然气、太阳能、水力、潮汐能、地热能、生物质能、风能等。②二级能源：如：电能、氢能、水煤气、汽油、煤油、柴油、液化石油气、沼气能等。【思考与交流】 我国目前使用的主要能源是化石燃料，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。谈谈你的解决办法？ “开源节流” ——开发新能源和节约现有能源，提高能源的利用率。【渗透法律】

《中华人民共和国节约能源法》 第三十一条： 国家鼓励工业企业采用高效、节能的电动机、锅炉、窑炉、风机、泵类等设备，采用热电联产、余热余压利用、洁净煤以及先进的用能监测和控制等技术。练习：

1、下列热化学方程式中，△H能正确表示物质的燃烧热的是（）

A．CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)△H＝-283.0 kJ/mol B． C(s)+1/2O2(g)==CO(g)△H＝-110.5 kJ/mol C． H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H＝-241.8 kJ/mol D．2C8H18(l)+25O2(g)==16CO2(g)+18H2O(l)△H＝-11036 kJ/mol

2、下列说法正确的是

A．在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热

B．酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热 C．燃烧热或中和热是反应热的种类之一 D．在稀溶液中，1molCH3COOH和1mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ

3、在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：

2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g)△H =-566 kJ/mol CH4(g)+ 2 O2(g)= C O2(g)+ 2H2O(l)△H =-890 kJ/mol

4、甲烷和氢气燃烧的热化学方程式分别如下：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H1，2H2（g）+O2（g）==2H2O（g）△H2，2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H3 常温下取体积为4：1的甲烷和氢气混合气体11.2L（标况），完全燃烧后恢复常温，放出热量为（）C、0.4△H1＋0.1△H3 D、0.4△H1＋0.2△H3

5、我国二氧化碳的排放量位居世界第二，为减少二氧化碳这种温室气体的排放，下列措施不对的是：

A 大力发展氢能源 B 充分利用太阳能

C不使用含碳能源 D 提高能源利用率

（五）、布置预习作业 九 板书设计：

一、燃烧热

1、定义： 2.概念要点

3.一定量可燃物完全燃烧时放出的热量 Q放=n(可燃物)×△H

4、研究燃烧热的意义

二、能源

第三篇：燃烧热实验报告

燃烧热的测定

摘要

本实验中借助氧弹式量热计，在测定标准物质苯甲酸的燃烧热的基础上，先求算出了所用仪器的量热计热容，再以此为基础测定了蔗糖的恒容燃烧热。文章末尾对实验中的误差和雷诺校正方法的合理性进行了讨论。

实验步骤（修正）1.取消硝酸滴定过程

2.先向量热器内加入2000mL去离子水，放入氧弹后再加入1000mL去离子水。3.实验过程中，在开始时恒温段每30s记录一个数据，维持5min；之后使用电极点火燃烧，燃烧过程中每15s记录一个数据，直至温度升高并恒定；温度升高并恒定后再次恢复至每30s记录一个数据。

数据记录及处理

1.样品质量的测量：

表1 样品质量测定

样品 苯甲酸 m粗/g

m线/g

mNi/g m总/g m剩/g 1.2142

0.0158 0.0146 0.6245 0.0094 蔗糖 1.0404

0.0169 0.0163 0.9292 0.0078

2、水当量的测定：

表2 苯甲酸T-t数据表

t/s T/℃ 435 0.879 450 0.924 465 0.956 480 0.982 495 1.002 510 1.019 525 1.032

(失误漏记)540

555 1.052 570 1.06 585 1.067 600 1.072 615 1.077 630 1.081 645 1.084 660 1.086 675 1.089 690 1.091 t/s 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 345 360 375 390 405 420 T/℃ 0 0.001 0.001 0.001 0.002 0.001 0.001 0.001 0.002 0.002 0.001 点火 0.007 0.079 0.325 0.571 0.725 0.815 t/s 705 720 735 750 765 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080

T/℃ 1.092 1.093 1.095 1.096 1.096 1.097 1.098 1.098 1.098 1.098 1.098 1.097 1.097 1.097 1.097 1.097

3、蔗糖燃烧热的测定：

表3 蔗糖T-t数据表

t/s T/℃

405 0.799 420 0.860 435 0.898 450 0.924 465 0.944 480 0.960 495 0.971 510 0.980 525 0.988 540 0.995 555 1.001 t/s 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 T/℃ 0 0 0-0.001-0.001-0.001-0.001-0.002-0.001-0.001-0.001 t/s

645 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 T/℃ 1.02 1.022 1.024 1.026 1.027 1.028 1.029 1.029 1.029 1.029 1.029 330 点火 570 345 0.023 585 360 0.257 600 375 0.529 615 390 0.712 630

4、苯甲酸燃烧T-t数据作图（雷诺校正）

1.005 1.009 1.013 1.016 1.018 960 990 1020

1.028 1.028 1.028

H1.000CD0.800E0.600T/C°0.4000.2000.000A0200BG4006008001000由雷诺校正图可知，升温△T=1.098K，t=409.8s

5、蔗糖燃烧T-t数据作图（雷诺校正）

t/s

1.200H1.0000.800E0.6000.4000.2000.000CDT/C°A0200BG4006008001000由雷诺校正图可知，升温△T=1.030K，t=391.3s

6.水当量的计算

（1）引燃用镍丝的校正：

t/s

mNi0.01460.00940.0052g

qNiQvNimNi3243kJ/g0.0052g17J（2）棉线的校正：

q棉Qv棉m棉16736kJ/g0.0158g264J（3）量热计常数的计算： 苯甲酸燃烧反应式：C7H6O2(s)+对于气体产物而言n=-0.5 已知苯甲酸恒压热容为：Qp26460J/g 则QvQp15O2(g)=7CO2(g)+3H2O(l)2

nRT0.58.314289.452646026450(J/g)M122.125燃烧物质质量G0.61100.01460.01580.5806g

qq棉qNi26417281J

认为体系中已经将氮气排尽从而忽略由于形成硝酸造成的误差，计算可得

WQvGq264500.5941281DC水=3000.00.99887914.18182036(J/K)T1.098

7、计算蔗糖的恒容燃烧热Qv和恒压燃烧热Qp（1）引燃用镍丝的校正：

mNi0.01630.00780.0085g qNiQvNimNi32430.008528J

（2）棉线的校正：

q棉Qv棉m棉167360.0169283J（3）蔗糖恒容燃烧热：

Qv已知W2036J/K

(WDC水)TqG

D3000.00.99887912996.6g

qq棉qNi28328311J

G0.92920.01690.01630.9060g

Qv(20362996.64.1818)1.0303111.640104(J/g)

0.8960（4）蔗糖的恒压溶解热：

由方程：C12H22O11(s)12O2(g)12CO2(g)11H2O(l)，可知n0 于是QpQv

误差分析 nRTQv1.640104(J/g)M由查阅文献可知，蔗糖燃烧热为-16490(J/g)。相对偏差

1649016400100%0.6%16490

实验值与理论值较为接近。

e1.定量误差分析（1）质量称量误差

以万分天平计，称量误差为0.0002g，镍丝质量为差值法得到，误差应为0.0004g。

镍丝燃烧误差：

QvNi3243mNi0.00041.2(J/K)T1.098（刻意多保留一位有效数字）Q3243QvvNimNi0.00041.4(J/g)G0.9060W棉线燃烧误差:

167360.00023.0(J/K)T1.098（刻意多保留一位有效数字）

Q16736Qvv棉m棉0.00023.7(J/g)G0.9060Wm棉Qv棉

Qv26450G0.000615(J/K)T1.030燃烧物称量误差：

Q26450QvvG0.000627(J/g)G0.5806W累计加和来看，W19100%0.93%W2036

Qv32100%0.20%Qv16400由此分析，称量本身系统误差对最终结果造成影响较小。

值得一提的是，在实验过程中称量结束至燃烧过程中，需使用棉线及镍丝固定待测物；这一过程中难免会有待测物压片散块造成质量偏差。这是实验中非常重要的一个误差来源，其质量偏差将会线性传递至最终误差里。

在实际操作中，为了减少这类误差；可以在结束后将栓系绳子的工作放于一称量纸上完成，将待测物固定完成后再称量纸上洒落样品。从而弥补由于样品易散造成的误差。

（2）水的体积测量造成的误差

为便于讨论，假设两次使用2000mL及1000mL容量瓶会累计造成5mL误差（认为容量瓶本身存在千分之一误差，再考虑挂壁、溅出等影响）

WC水水V4.18180.998871521(J/K)QvC水水TG 4.18180.9988711.030V524(J/g)0.9060W21100%1.03%W2036

Qv24100%0.146%Qv16400由此可见，加入水量的误差在极大估计条件下（5mL）也不会对最终结果造成太大影响。

（3）温度波动造成的误差

在实验的非加热段，由数据显示温度波动为0.01K，则

QvGq264501.0881304(T)0.01132(J/K)T21.9822

WDC水20362996.64.1818Qv(T)0.01163(J/g)G0.8960WW132100%6.50%W2036

Qv163100%0.994%Qv16400本实验中，由温度波动0.01K即可对最终结果造成1%误差，由此可见温度波动是实验误差的另一主要因素。因此，采用雷诺校正是很有必要的。

（4）是否进行酸校正的定量分析：

假设氧弹内容积为1L（偏大估计），即含有790mL氮气。本实验中反复冲入氧气至1MP再放气至常压，重复三次除去氮气。则剩余氮气量可计算为790*0.13=0.79mL 换算为物质的量n（氮气）=0.033mmol

151N2(g)+O2(g)+H20==HNO3(l)242H59800 J /molUHnRT598001.758.314(273.1516.4)55587J/mol

由氮气产生的热效应Q55587J/mol*0.033mmol1.8J

此数值仅与镍丝称量误差带来的影响大致相同，对于整个实验体系可以忽略不计。因此本实验省略酸校正分析是合理的。

2.定性误差分析（1）热容值变化的讨论

理论上，热容随温度变化而变化；因此c=c(T)并非一个常量。在本实验中，通过计算水当量表征仪器的吸热效应，同时控制燃烧标准物质和待测物质时体系上升大致相同的温度。同时，体系整体温度上升幅度并不大（1.1℃左右），因此粗略地认为热容随温度变化幅度可忽略是合理的。

（2）待测物质量

本实验定量分析过程中可发现，待测物质量大小对最终的误差有很大影响。在实验过程第一次压片过程中，由于操作并不熟练，压制得到的苯甲酸固体质量偏小；仅仅0.6g，计算发现由此导致的系统误差是较大的。因此，在蔗糖燃烧实验中改进了压片手法，增加了待测物质量，分析得到的系统误差显著下降。

实验操作讨论

在实验过程中，我认为有如下操作值得反思和注意（1）压片操作

如果压片过松，则所得药片的强度较差，不宜成型，遇到外部振动或者在移动过程中会出现碎裂、散落现象。如果压片过紧，则压片器容易卡主，在取出样品过程中可能又会造成样品的损坏。

相较而言，苯甲酸标准物质颗粒较小，分布均匀，较为容易压片。而蔗糖晶体必须充分研磨成细末状再进行压片才会相对容易。（2）固定压片的操作

将压片与点火器件稳定固定在氧弹中是本实验中最难的操作。首先需要明确，镍丝的作用是产生火花引燃体系，棉线的作用是将镍丝与待测物空间上固定在一起，同时起到引燃的作用。讲义上指出可以将镍丝压入样品内，但在本实验中受限于设备限制，以下操作更为合理：压出的样品用棉线固定捆住，同时棉线本身提供镍丝的固定支撑点，令镍丝穿过细线并环绕住压片。

同时在固定操作中，建议在下方放置称量纸。以便于收集散落的待测物，称量后校正得到正确的燃烧物质量。

（3）对于氧弹的清洁操作

两次测定之间除了需要擦净量热桶内壁、氧弹外壁的水分外，还需要将氧弹内筒仔细擦干净，除去上一次燃烧过程中产生的水，减少误差。

结论

本实验通过在氧弹式量热计中燃烧苯甲酸，通过使用雷诺校正，计算出水当量的方法作为基准，求得了蔗糖的恒压（恒容）燃烧热为1.640*104J/g。之后通过定量、定性误差分析，讨论了实验过程中应当特别注意的细节。

思考题

1.雷诺图解法的本质和适用范围

在量热实验中，量热计与周围环境的热交换无法完全避免，对温差测量值的影响可用雷诺(Renolds)温度校正图校正。

1.200H1.0000.800E0.6000.4000.2000.000CDT/C°A0200BG400600800 1000t/s如图所示，图中B点意味着燃烧开始，热传入介质；HG为线延长并交温度曲线于E点，其间的温度差值即为经过校正的。E点认为是环境均衡温度。图中（G-A）为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间内，由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温，故应予扣除。同理（H-C）由室温升高到最高点这一段时间内，热量计向环境的热漏造成的温度波动，计算时必须考虑在内。故可认为，HG两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。

在量热实验中，如果无法保证体系完全与外界隔绝热交换，则需要用雷诺校正法扣除环境影响。同时在某些情况下，量热计的绝热性能良好，但搅拌器功率较大，可能由于搅拌造成温度波动，也需要用雷诺校正减小误差。

总之，雷诺校正的目的是使实验中温差变化能客观反映仅仅由燃烧产热而不受环境影响的结果。2.标准物质苯甲酸的恒压燃烧热Qp=-26460J/g，恒容燃烧热为多少？

见实验部分数据呈现及处理。3.搅拌过快或过慢有何影响？

搅拌过快可能造成由机械搅拌做功导致体系温度升高，从而引入不必要误差；搅拌过慢会使得温度计受热不均，测量值与真实值产生偏差。4.本实验中苯甲酸的作用是什么？可否将一定量的苯甲酸与蔗糖混合在一起只进行一次测量求蔗糖的燃烧热？ 不可。

这样求蔗糖的燃烧热。由公式(WDC水)TQVGq可知，若将苯甲酸和蔗糖一起燃烧，则存在有W和Qv(蔗糖)两个未知数，无法单独求出蔗糖的燃烧热。

如果适当改进，至少进行两次测定并严格计算二者比例，可以通过解方程组确定蔗糖的燃烧热 5.实验中“准确量取低于环境温度为1℃的自来水3000mL，顺筒壁小心倒入内筒”，为什么加入内筒的水温度要选择比环境低1℃左右? 由雷诺校正定义可知，应当使得环境温度处于燃烧前后温度差之间；若超出此范围，则雷诺校正无效。

参考资料 [1] 韩德刚，高执隶，高盘良.物理化学.高等教育出版社.2001 [2] 物理化学实验第4版.北京大学出版社.2001

第四篇：2燃烧热实验报告

华 南 师 范 大 学 实 验 报 告

学生姓名 学 号 专 业 化学(师范)年级、班级 课程名称 物理化学实验 日

实验指导老师 蔡跃鹏 实验评分

【实验目的】

①明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别与联系。②掌握量热技术的基本原理；学会测定奈的燃烧热。③了解氧弹卡计主要部件的作用，掌握氧弹卡计的实验技术。④学会雷诺图解法校正温度改变值。【实验原理】

物质的标准摩尔燃烧热(焓)△cHmθ是指1mol物质在标准压力下完全燃烧所放出的热量。在恒容条件下测得的1mol物质的燃烧热称为恒容摩尔燃烧热QV,m，数值上等于这个燃烧反应过程的热力学能的变化△rUm；恒压条件下测得的1mol物质的燃烧热称为恒压摩尔燃烧热Qp,m，数值上等于这个燃烧反应过程的摩尔焓变△rHm，化学反应热效应通常是用恒压热效应△rHm来表示。若参加燃烧反应的是标准压力下的1mol物质，则恒压热效应△rHmθ即为该有机物的标准摩尔燃烧热△cHmθ。

若把参加反应的气体与生成的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式。

Qp,m=QV,m+(∑VB)RT

(3-4)式中，∑VB为生成物中气体物质的计量系数减去反应物中气体物质的计量系数；R为气体常数；T为反应的绝对温度；Qp,m与QV,m的量纲为J/mol。

本实验所用测量仪器为氧弹量热计(也称氧弹卡计)，按照结构及其与环境之间的关系，氧弹量热计通常分为绝热式和外槽恒温式，本实验所用为外槽恒温式量热计。

氧弹为高度抛光的刚性容器，耐高压、耐高温、耐腐蚀，密封性好，是典型的恒容容器。测定粉末样品时需压成片状，一面充氧时冲散样品或燃烧时飞散开来。

量热反应测量的基本原理是能量守恒定律。在盛有定量水的容器中，样品的物质的量为nmol，放入密闭氧弹，充氧，然后使样品完全燃烧，放出的热量传给水及仪器各部件，引起温度上升。设系统(包括内水桶、氧弹本身、测温器件、搅拌器和水)的总热容为C(通常称为仪器的水当量，及量热计及水每升高1K所需吸收的热量)，假设系统与环境之间没有热交换，燃烧前、后的温度分别为T1、T2，则此样品的恒容摩尔燃烧热为

QV，m=式中，QV,m为样品的恒容摩尔燃烧热，J/mol；n为样品的物质的量，mol；C为仪器的总热容，J/K或J/℃。式(3-5)是最理想、最简单的情况。但是，由于一方面氧弹量热计不可能完全绝热，热漏在所难免，因此，燃烧前后温度的变化不能直接用测到的燃烧前后的温度差来计算，必须经过合理的雷诺校正才能得到准确的温差变化[需由温度-时间曲线(即雷诺曲线)确定初温和最高温度]；另一方面，多数物质不能自然，如本实验所用萘，必须借助电流引燃点火丝，再引起萘的燃烧，因此，式(3-5)左边必须把点火丝燃烧所放热量考虑进去，如式(3-6)：

-nQV,m-m点火丝Q点火丝=C△T

(3-6)

式中，m点火丝为点火丝的质量；Q点火丝为点火丝的燃烧热，点火丝(铁丝)燃烧热为-6694.4J/g；△T为校正后的温度升高值。

仪器热容C的求法是用已知燃烧焓的物质（如本实验用的苯甲酸），放在量热计中燃烧，测其始、末温度，经雷诺校正后，按式(3-6)即可求出C。

样品完全燃烧是实验成功的第一关键，为此氧弹充以1.0~1.5Mpa的高压氧，因此要求氧弹密封耐压、耐腐蚀。同时，为燃烧完全，避免充氧时样品散开，粉末状样品必须压成片状。第二关键是使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给卡计本身和其中盛装的水，而几乎不与周围环境发生热交换。为了减少卡计与环境的热交换，卡计放在一个水恒温的套壳中，故称外壳恒温卡计。另外卡计壁高度抛光也是为了减少辐射。

虽然采取了多种措施，但热漏还是无法完全避免，因此，燃烧前后温度的变化值还是不能直接精确测出来，必须经过雷诺作图法或计算法校正。本实验用精密数字式贝克曼温度计来测量温度差。【仪器和试剂】

外槽恒温式氧弹卡计（1个），氧气钢瓶（1瓶），压片机（2台），数字式贝克曼温度计（1台），0~100℃温度计（1支），万用电表（1个），扳手（1把）；萘（A.R），苯甲酸（A.R），点火丝（铁丝）（约10cm长）。【实验步骤】

(1)测定氧弹卡计和水的总热容C ①样品压片

压片前，线检查压片用模子，若发现压模有铁锈、油污和尘土等，必须擦净后才能进行压片。用台秤称取约0.8g左右的苯甲酸，压好样品，再用分析天平分别准确称取一段10cm长得点火丝和棉线，再用棉线将点火丝绑在样品（不能有粉末）上，然后在分析天平上准确称重。

②装置氧弹、充氧气

将绑好点火丝的苯甲酸样品放在氧弹卡计的燃烧皿中，压片应尽量进入燃烧皿（切忌把压片悬挂于燃烧皿上方），将点火丝的两端分别嵌入绑紧在氧弹中的两根电极上，旋紧氧弹盖，用万能电表检查电机是否通路。

连接好氧气瓶和氧气减压阀表，并用铜导管（高压管）将减压表与氧弹进气管相连接，打开氧气瓶上端阀门，此时减压阀表中指针旋转所指示的压力即为氧气瓶中氧气总压力，然后略微旋紧减压阀（即打开），使减压表上另一表盘的指针压力读数约为10kg/cm1MPa。随即放松（即关闭）减压阀。按动充氧装置的手柄，使充氧仪上压力表的指针为10MPa，保持数秒，此时氧弹已充有约10Mpa

【实验评注与拓展】

本实验成功的关键：

①保证样品完全燃烧，是实验成功的关键之一，为此，样品压片须力度适中； ②氧弹点火要迅速而果断，点火丝与电极要接触良好，防止松动； ③实验结束后，一定要把未燃烧的铁丝重量从公式中减掉；

④在测定过程中，应该避免卡计周围的温度大幅度波动。量热法是物理化学中一个重要的实验技术，主要用来测定反应的热效应（包括燃烧热、物质生成热、中和热、反应热等）、相变热和热容等。它能定性检测放热或吸热过程的存在，定量测定这些过程的进行程度；用来研究物质的平衡性质；通过热化学数据研究某些有机物的结构等，这些数据对于热力学和热化学的计算是很重要的。

例如：有些化合物如蔗糖等，不能从稳定的单质直接合成，其生成焓也就无法通过实验直接测定，只能依靠间接方法进行测定。对于有些容易在氧气中燃烧的物质（如大多数的有机物），则可以测定其燃烧热。在燃烧产物生成焓都已知的情况下，利用盖斯定律可求得该化合物的生成焓。

另外，本实验所用氧弹卡计，除可以测定固体物质的燃烧热外，也可以测定液体物质的燃烧热；不仅限于物质在氧中的燃烧，也可充以其他气体，如充氯气研究物质氯化反应的热效应。【提问与思考】

①什么是燃烧热？它在化学计算中有何应用？

答：燃烧热是指在一定压力、温度下，某物质完全氧化成相同温度的指定产物时的焓变。在化学计算中，它可以用来求算化学反应的焓变以及生成焓。

②测量燃烧热两个关键要求是什么？如何保证达到这两个要求？

答：A.样品完全燃烧，所以样品的量不能太多，压片不能太紧也不能太松。

B.量热计完全绝热，事实上不可能实现，因此需要经过合雷诺校正得到准确的温差变化。③实验测量到的温度差值为何要经过雷诺作图法校正，还有哪些误差来源会影响测量的结果？ 答：因为要保证实验的准确性须保证量热计完全绝热，但这是不可能的，系统和环境间或多或少会存在热交换，因此燃烧前后温度的变化不能直接用测到的燃烧前后的温度差来计算，必须经过合理的雷诺校正才能得到准确的温差变化。其他误差来源：样品是否充分燃烧。

④在本实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这些热交换对实验结果有何影响？如何校正？

答：盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。

⑤ 固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？

答：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。

⑥ 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些?

第五篇：常用能源教案

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