燃烧热的测定(论文)

第一篇：燃烧热的测定(论文)

燃烧热的测定

班级：09化师

姓名：霍间芳

学号：2009234135 [摘 要]以苯甲酸、蔗糖为样品，使用SHR—15氧弹式量热计、贝克曼温度计、数字温度温差仪等仪器，首先测定苯甲酸的水当量，而后测定待测物蔗糖的燃烧热。在测定过程中，必须注意几个要点：压片不松不紧，充氧后必须保证通路，点火前温度变化的观察，稳定后才点火，还有是苯甲酸水当量的测定完后，必须切换窗口测定蔗糖的燃烧热。根据公式求出：Q总热量=Qv样品(m/M)+Q燃丝（m点前-m点后）=W（T始-T终）=WΔT [关键词]苯甲酸；蔗糖；水当量；燃烧热；压片；充氧；点火；

Determination of Combustion Heats

Huojianfang(1.Department of Chemistry，Foshan University，Foshan528000，China)Abstract: To benzoic acid, sucrose for samples, use SHRQ ran silk(m o 'clockT final)Keywords:benzoic acid;sucrose;water equivalent;burning hot;presser;oxygen-rich;ignition;

燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容反应热QV＝ΔU，恒压反应热Qp＝ΔH。在氧弹式量热计中所测燃烧热为QV，而一般热化学计算用的值为Qp，这两者可通过下式进行换算： Qp＝QV ＋ ΔnRT 在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量通过氧弹传给水及仪器，引起温度升高。氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律，测量介质在燃烧前后温度的变化值，则恒容燃烧热为：

QV ＝（M/m）• W•(t终－t始)式中：W为样品燃烧放热使水及仪器每升高1℃所需的热量，称为水当量。

水当量的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热计中燃烧，测定其始、终态温度。一般来说，对不同样品，只要每次的水量相同，水当量就是定值。

实验部分：

1·1苯甲酸的燃烧热测定

1、用布擦净压片模，在台秤上称约1g的苯甲酸，进行压片。样片若被玷污，可用小刀刮净，用微型手钻于药片 中心钻一小孔，在干净 的玻璃板上敲击2-3次，再在分析天平上准确称量。

2、用手拧开氧弹盖，将盖放在专用架上，装好专用的不锈钢杯。

3、剪取约10cm引火丝在天平上称量后，将引火丝中间段绕成螺旋约5-6圈，螺旋一部分紧贴样品表面，将两端在引火电极上缠紧，用万用表检查两电极是否通路。盖好并用手拧紧弹盖，关好出气口，拧下进气管上的螺钉，换接上导气管的螺钉，导气管的另一端与氧气钢瓶上的氧气减压阀连接。

打下钢瓶上的阀门及减压阀缓缓进气，到1Mpa时放气，到0.5Mpa再充气，重复两次，第三次充气时当气压达1MPa保持半分钟后，关好钢瓶阀门及减压阀，拧下氧弹上导气管的螺钉，把原来的螺钉装上，用万用表检查氧弹上导电的两极上是否通路，若不通，则需放出氧气，打开弹盖进行检查。

4、于量热计水夹套中装入自来水。用容量瓶准确量取3L自来水装入干净的水桶中，水温应较夹套水温低1℃左右。用手扳动搅拌器，检查桨叶是否与器壁相碰。在两极上接上点火导线，装上已调好的贝克曼温度计，盖好盖子，开动搅拌器。

5、待温度变化基本稳定后，开始读点火前最初阶段的温度，每隔半分钟读一次，共10个间隔，读数完毕，立即按电钮点火。指示灯熄灭表示着火，继续每半分钟读一次温度读数，至温度开始下降后，再读取最后阶段的10次读数，便可停止实验。温度上长很快阶段的温度读数可较粗略，最初阶段和最后阶段则需精密至0.002℃。完后注意关好点火开头，以免下次实验时自动提前点火。

6、停止实验后关闭搅拌器，先取下温度计，再打开量热计盖，取出氧弹并将其拭干，打开入气阀门缓缓放气。放完气后，拧开弹盖，检查燃烧是否安全，若弹内有炭黑或未燃烧物时，则应认为实验失败。若燃烧完全，则将燃烧后剩下的引火丝在分析天平上称量，最后倒去铜水桶中的水，用手巾擦干全部设备，以待进行下一次实验。1·2蔗糖的燃烧热测定

1、在台秤上称约0.6g蔗糖进行压片，蔗糖操作与前相同。

2、在台秤上称约0.8g蔗糖进行压片，蔗糖操作与前相同。1·3实验装置剖面图

1-氧弹；

2-温度传感器； 3-内筒； 4-空气隔层； 5-外筒；

6-搅拌

2数据记录

苯甲酸和约0.6g蔗糖的数据记录表

Acid and about 0.6g of sugar data record sheet 室温/℃：23.0 大气压/KPa：102.15 日期：2011年4月8日

M（苯甲酸）/g：0.9736 m（蔗糖）/g：0.6375 夹套水温/℃： 21.51 夹套水温/℃：23.05 盛水桶水水温/℃：20.35 盛水桶水水温/℃：21.68 燃丝长度/cm：13.18 燃丝长度/cm：11.80 剩丝长度/cm：4.8 剩丝长度/cm：3.0 烧去长度/cm：8.38 烧去长度/cm：8.8

苯甲酸的雷诺校正图

Renault calibration graphs of benzoic acid

0.6375g蔗糖的雷诺校正图

0.6955g sucrose Renault calibration graphs

约0.8g蔗糖的数据记录表

About 0.8g of sugar data record sheet 室温/℃：25.9 大气压/KPa：101.52 日期：2011年4月15日

m（蔗糖）/g： 0.8890

夹套水温/℃：26.78 盛水桶水水温/℃：24.62 燃丝长度/cm：13.08 剩丝长度/cm：5.5 烧去长度/cm：7.58

0.8890g蔗糖的雷诺校正图

0.8890g sucrose Renault calibration graphs

3数据处理

3·1计算

1.引燃铁丝的燃烧热值为-14J/cm 2.水当量W=[Qv苯甲酸（m/M）+Q燃烧丝（l（13.08-5.5）]/1.432=17358.74 J 因为蔗糖的气体摩尔数Δn=0，所以蔗糖的标准摩尔燃烧焓ΔcHm等于蔗糖的完全燃烧热ΔcUm。

则0.6375g蔗糖的ΔcHθm=ΔcUm=[WΔT-Q燃烧丝（l前-l后）]/(m/M)= [17358.74*0.892-（-14）*（11.80-3.0）]/(0.6375/342.29)=-8163321.15J/mol，0.8890g蔗糖的ΔcHθm=ΔcUm=[WΔT-Q燃烧丝（l前-l后）]/(m/M)= [17358.74*1.147-（-14）*（13.08-5.5）]/(0.8890/342.29)=-9865755.67J/mol。3·2蔗糖的文献值

在pθ=100kPa，T=298.15K时，蔗糖的标准摩尔燃烧焓为-5640.9 kJ/mol【1】,既为-5640900J/mol，即燃烧热值为-5640900J/mol 3·3数据比较

2·3·1 0.6375g蔗糖的燃烧热值与文献值比较

θ

前

-l

后）]/ΔT=-26446*（0.6375/128）+（-14）*它们的误差为|-8163321.15-(-5640900)|=2522421.15

2·3·2 0.8890g蔗糖的燃烧热值与文献值比较

它们的误差为|-9865755.67-(-5640900)|=4224855.67 4实验结果

盛水桶中水的水当量为17358.74J 0.6375g蔗糖的燃烧热值为-8163321.15J/mol 0.6375g蔗糖的燃烧热值与文献值的误差为2522421.15

0.8890g蔗糖的燃烧热值为-9865755.67J/mol 0.8890g蔗糖的燃烧热值与文献值的误差为4224855.67 5实验结论

1．实验结果中两个误差都较大。误差较大的原因是：一，实验分两天做，两天的室温相差较大，环境与系统的热交换和辐射有所不同。二。测量燃烧丝长度不够准确。

2．第三次温度上升阶段的校正值CC′是表示在量热系统的升温阶段，由于系统辐射能量给环境而造成系统温度的降低，因此必需添加上。由于三个实验中CC′大，不可忽略不计，也说明此处产生的误差较大。而第一次温度上升阶段′的温度校正值AA,则没有较显著的差异，AA,表示环境辐射和搅拌引进能量而造成系统温度的升高值，需要扣除掉。

3.第一个转折点对应的温度，是盛水桶水温稳定点燃样品时采零的温度。由于点燃样品和采零二者不能同时测量，因此会产生一定误差。两校正值是通过做切线得到，由于温度曲线并不平滑，而是有一定程度的波动，因此校正会有一定误差，这直接影响到温度校正值。

4．本实验中，系统是氧弹和盛水桶，环境是恒温夹套，系统和环境之间存在热交换，量热系统与环境间有相互热辐射，这样会对量热系统的温度变化值产生影响，这也是需要用雷诺法进行校正的原因。

5．测量时，体系与环境之间有热交换，因此应该使体系与环境交换的热量为零或者尽可能的小，在实验中，样品点火燃烧前，先让内水桶中的水的水温比桶外低，使水从外桶处获得热量，这样实验结果会更准确。一般来说低1℃左右，因为实验使得盛水桶水温上升约2℃，这样内外的热辐射方向交换，温度差不多，使得内外的能量交换接近于零。

6．测定燃烧热需要使得样品完全燃烧。当燃烧皿中不存在残渣时，说明已经燃烧完全。当有残渣存在时，必需重新进行实验，否则实验误差较大。没有完全燃烧的原因可能有：

（1）．压片不合格。（2）．引燃丝缠绕不及格。（3）．氧气不足。

（4）．没有顺利地引燃样品。

7.实验时要注意：

（1）．压片时，压片力度要适中。压片后去掉表面为压实的碎屑和赃物。

（2）．引燃丝要缠绕在电极上的刻槽中，以免滑落。可以将引燃丝的缠绕部分竖立在垫模上，再倒入样品，这样引燃丝可以很好地被压在样品上。（3）．充氧时，需充气到1.0MPa。

（4）．样品在垫模的位置高度适宜。引燃丝不能碰到燃烧皿，否则引起短路，无法引燃。

参考文献

1.物理化学（第五版）上册。出版地：南京大学化学化工学院 出版者：傅献彩，沈文霞，姚天扬等。出版年：1961年8月第1版 引文页码：482 2.《物理化学实验》：胡晓洪，刘弋潞，梁舒萍.燃烧热的测定［Ｍ］.—北京；化学工业出版2007.7

第二篇：实验二 燃烧热测定

燃烧热的测定

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，Qv等于体系内能变化ΔU；Qp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)

Qp = Qv + Δn RT

——（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。

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

燃烧热的测定

式如下：

-W样/M 〃Qv – l〃Ql =(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，燃烧热的测定

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2 M Pa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(1000 ml)准确量取已被调节到低于室温1.0℃的自来水2700 ml于盛水桶内。将氧弹放入水桶中央，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 温度/℃ 次数/30s 温度/℃ 次数/30s 温度/℃

26.341 11（点火）26.465 21 27.281 2 26.379 12 26.493 22 27.316 26.397 13 26.607 23 27.346 26.461 14 26.699 24 27.373 26.462 15 26.851 25 27.397 26.469 16 26.962 26 27.419 26.461 17 27.047 27 27.440 9 10

26.464 26.468 26.463 18 27.131 28 27.460 27.186 29 27.480 27.498 30 27.498

燃烧热的测定

次数/30s 温度/℃ 次数/30s 温度/℃ 31 27.515 41（熄火）27.654 32 27.532 42 27.666

27.547 43 27.679

27.561 44 27.690

27.576 45 27.702

27.590 46 27.712

27.590 47 27.723

27.603 48 27.733

27.627 49 27.743

27.639 50 27.753 压片后苯甲酸的质量m=0.981g 铁丝原长L1=10cm 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 温度/℃ 次数/30s 温度/℃ 次数/30s 温度/℃ 次数/30s 温度/℃ 次数/30s 温度/℃ 1 25.593 11（点火）25.499 21 26.329 31 26.588 41（熄火）26.699 2 25.604 12 25.515 22 26.399 32 26.602 42 26.707 25.597 13 25.581 23 26.415 33 26.615 43 26.717 25.596 14 25.618 24 26.446 34 26.630 44 26.726 25.595 15 25.754 25 26.474 35 26.639 45 26.737 25.602 16 25.897 26 26.498 36 26.646 46 26.741 25.609 17 26.023 27 26.520 37 26.653 47 26.750 25.577 18 26.119 28 26.539 38 26.664 48 26.758 25.560 19 26.206 29 26.556 39 26.675 49 26.766 25.548 20 26.272 30 26.572 40 26.686 50 26.773 压片后萘的质量m=0.607g

燃烧热的测定

铁丝原长L1=10cm 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

温度/℃ 压力/hp 湿度/%

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： C6H5COOH(s)＋15/2O2(g)＝7CO2(g)＋3H2O(l)由Qp = Qv + ΔnRT 可知 Qv苯甲酸 = Qp ﹣ΔnRT

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

=﹣24.47kJ 由图1可知：△T1=1.10 k 有以下关系式

实验结束时

26.1 1020.0 57.2

温度/℃ 压力/hp 湿度/%

26.9 1021.0 58.0

燃烧热的测定

-QvW样/M QvW样/M ·Qvl·Ql =(W水c水 + c计)ΔT2 Qv萘= [(W水c水 + c计)ΔT2+ l·Ql]•M/-W2

=(KΔT2+ l·Ql)M/-W2

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

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

燃烧热的测定

计或用到搅拌器等的情况下。

3．如何用萘的燃烧热数据来计算萘的标准生成热？

答: 因为△fHm=△rH反应物-△rH生成物，所以求出萘在此温度下的燃烧热；再用公式△fH2=△fH1+Cp(T2-T1)求出萘的标准生成热。

Ⅷ、参考资料

1．《物理化学实验》（第三版）复旦大学等编P34-39；P186-188 2．《物理化学实验》（第二版）复旦大学等编P43-47；P241-242 7

第三篇：燃烧热的测定实验

实验四 燃烧热（焓）的测定

【实验目的】

1.通过萘的燃烧热测定，了解氧弹量热计各主要部件的作用，掌握燃烧热的测定技术。2.明确燃烧焓的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。3.学会雷诺图解法，校正温度改变值

【实验原理】

燃烧焓是指1mol物质在等温、等压下与氧进行完全氧化反应时的焓变。“完全氧化”的意思是化合物中的元素生成较高级的稳定氧化物，如碳被氧化成CO2(气)，氢被氧化成H2O(液)，硫被氧化成SO2(气)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。

由上述燃烧焓的定义可知，在非体积功为零的情况下，物质的燃烧焓常以物质燃烧时的热效应(燃烧热)来表示，即HQp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：

QPQVnRT

式中，△n为产物与反应物中气体物质的量之差，R为气体常数，T为反应的绝对温度。例如：对萘：

C10H8(s)12O2(g)10CO2(g)4H2O(l)

(g)QP,mQV,mBRTQV,m(1012)RTQV,m2RT

B2.测量

氧弹量热计是一种环境恒温式的量热计。

氧弹量热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（本实验中为水）以及和量热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。

mQVW卡TQ点火丝m点火丝 MrW卡称为量热计的水当量，即除水之外，量热计升高1℃所需的热量；T为样品燃烧前后水温的变化值。量热计和周围环境之间的热交换是无法完全避免的，它对温差测量值的影响可用雷诺温度校正图校正。

为了保证样品燃烧，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，以免充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，促使热量计和水的温度升高，为了减少热量计与环境的热交换，热量计放在一恒温的套壳中，故称环境恒温或外壳恒温热量计。热量计须高度抛光，也是为了减少热辐射。热量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：

【仪器和试剂】

SHR-15恒温式热量计(含氧弹)、SWC-ⅡD精密数字温度温差仪、YCY-4充氧器、压片机、氧气钢瓶(带减压阀)、电子天平、点火丝、萘、苯甲酸。

【实验步骤】

一.量热计水当量的测定 1.样品制作：称重和压片

精确称取一根燃烧丝（0.0001g）；再称取约0.8克苯甲酸(0.01g)，将称好的苯甲酸装进模子中，慢慢旋紧压片机的螺杆，直到样品压成片状为止。抽去模底的托板，再继续向下压，使模底和样品一起脱落。将压好的样品

压片机表面的碎屑除去，用分析天平准确称量后（0.0001g）即可供燃烧热测定用。

2.装置氧弹

拧开氧弹盖，将点火丝的两端分别紧绕在电极的下端，确保接触良好，电极附近的点火丝尽量不要和燃烧坩埚接触，把样品放在点火丝上，点火丝中部弄成弯曲构型以增加它们的接触面积。旋紧氧弹盖后即可以充氧气。

3.充气

充气时，氧弹中充大约1.2MPa的氧气。

4.燃烧和测量温度：

用量筒准确量取2.5升自来水倒入水桶中，把装好导线的氧弹放入量热计的水桶中，盖好盖子，将氧弹两电极和点火器相连接，将热电偶插入水中。

1)打开电源。2)打开搅拌

3)当温度恒定后，按精密数字温差仪的采零键后，再按锁定键。4)软件的使用：

A.在D盘相应的文件夹中建立以名字命名的文件夹 B.点击“燃烧焓软件”的图标，出现如下界面：

C.点击“设置”→“采样时间”→“30秒”。

D.点击“设置”→“设置坐标”→纵坐标设为：-0.5到2.5，横坐标设为：40min。

E.点击“操作”→“开始绘图”

当记录数据框里出现十个数据时，开始点火。点火操作：长按燃烧实验装置上的“点火按键”2-3秒。F.在计算结果框中填入如下数据：

其中，燃烧丝长度为：燃烧丝的质量×1000，燃烧丝系数：1.4，棉线质量：0.0 棉线热系数：1.4，样品恒容燃烧热：26410

G.当温度开始下降2～3个点时，点击“操作”→“停止作图”。

H.保存文件在自己的文件夹中，文件名为：苯甲酸 I.点击“操作”→“温度校正”

(a)从曲线的下方开始校正，用鼠标在最下面的直线上找两个点，每个点上单击右键一次，出现下面的红线和对话框。

点否。(b)用鼠标左键点击红线与曲线相交的最低点，如下图蓝色的点，在右边坐标显示的框中读取最低点纵坐标的数值（t1）：0.009

在记录数据的框中读出最高点的纵坐标（t2）：1.567 计算中间点温度t：t=(t1+t2)/2=(0.009+1.567)/2=0.788 用鼠标左键沿上升的曲线上找到0.788附近的点0.786，显示见下图：鼠标位置如下图绿色小框，纵坐标数值为0.876(见蓝色框)。

用鼠标在0.786(绿色小框)出不动，点右键，出现如下视图：

点否。

(c)在最高出的直线上用右键点两个点，进行校正，如下图：

点否。

J.点击“操作”→“计算水当量”，结果如下图：

K.保存文件覆盖原来的文件，当前文件不用关闭。

L.实验停止后，关闭搅拌和电源，分别取出热电偶和氧弹，用放气阀发出氧弹余气，最后旋开氧弹盖，检查样品的燃烧情况。看是否完全燃烧。

二.萘的燃烧热测定

称取0.6克左右的萘，换掉水桶中的水，按上述方法，进行压片，燃烧等实验。实验完毕后，洗净氧弹，倒出水桶中的自来水，并擦干待下次使用。

【数据处理】

1、原始数据（包括点火丝、样品的质量，温度和大气压力）

2、雷诺校正图（苯甲酸和萘）（剪切后打印粘贴，注明名称，坐标，ΔT的值）

3、实验数据和文献值对比，求出相对误差，分析误差原因。

【操作注意事项】

1)用手拿氧弹体(往水里放时可以提)，不要提氧弹的拉环长距离走动，以防脱落； 2)点火前仔细检查：(a)热电偶是否放好；(b)精密数字温差仪的采零和锁定；(c)是否充氧

3)压片机要分开用

4)注意压片的紧实程度，太紧不易燃烧。燃烧丝需压在片内，如浮在片子面上会引起样品熔化而脱落，不发生燃烧；

5)每次燃烧结束后，一定要擦干氧弹内部的水，否则会影响实验结果。整个实验做完后，不仅要擦干氧弹内部的水，氧弹外部也要擦干，以防生锈；

【思考题】

1． 指出Qp=Qv+ΔnRT公式中各项的物理意义？ 2． 如何用萘的燃烧焓数据来计算萘的标准摩尔生成焓？ 3． 样品压片时，压得太紧或太松会怎样？

4． 燃烧后，坩埚中残留的坚硬小珠是否与未燃烧的燃烧丝一起称重？

第四篇：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

第五篇：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