71實驗七十一燃燒熱的測定

1、 1第一局部：思考題試驗七十一 燃燒熱的測定簡述燃燒熱測定的試驗原理。在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應(yīng)留意哪些事項？測定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定？揮發(fā)性的可燃液體狀況又怎樣？在燃燒熱的測定試驗中，標(biāo)定量熱計熱容后，測定試樣時遺忘換鐵桶中的水對試驗有無影響？為何要嚴(yán)格把握樣品的稱量范圍？在燃燒熱的測定試驗中，為什么要測真實溫差？怎樣測定？燃燒熱測定試驗成敗的關(guān)鍵是什么？怎樣提高點火效率？在氧彈式量熱計中，哪些部件屬于體系？哪些屬于環(huán)境？試驗過程中有無熱損耗 ?這些熱損耗對試驗結(jié)果有何影響?氧彈充氣后，用萬用表檢查兩電極，導(dǎo)電不良應(yīng)如何處理？在燃燒熱的測定試驗中

2、，哪些因素簡潔造成誤差？提高本試驗的準(zhǔn)確度應(yīng)當(dāng)從哪些方面考慮？燃燒熱的定義是什么？恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差異及相互關(guān)系是什么？在燃燒熱的測定試驗中，所測溫差值為什么要進(jìn)展雷諾圖的校正。在燃燒熱的測定試驗中，如何用雷諾圖解法校正溫度轉(zhuǎn)變值?在燃燒熱的測定試驗中，直接測量的物理量是什么?用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是 Q還是vQ ?p測定燃燒熱成敗的關(guān)鍵在哪里?點火失敗的可能緣由有哪些?在燃燒熱的測定試驗中，使用定量的燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸做什么?固體樣品為什么要壓成片狀?如何測定液體樣品的燃燒熱?在量熱測定中，還有哪些狀況可能需要用到雷諾溫度校正方法？3000 mL 水？在燃燒熱的測定試驗中，

3、如何快捷、合理地消退氧彈中氮氣對測量結(jié)果的影響？其次局部：參考答案試驗七十一 燃燒熱的測定簡述燃燒熱測定的試驗原理。答：1mol C 變?yōu)镃O (氣)，H H O(液)，S SO (氣)，N N (氣)，ClHCl(水溶液)，其它元素轉(zhuǎn)變?yōu)?222氧化物或游離態(tài)。燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定。由熱力學(xué)第肯定律可知：在不做非膨脹功狀況下，恒容燃Qv等于內(nèi)能變化 U，恒壓燃燒熱QpHQ ，而vQ ，兩者可通過下式進(jìn)展換算：pQ Q 十nRT(1)pv式中：n 為燃燒反響前后生成物和反響物中氣體的物質(zhì)的量之差；R 為摩爾氣體常數(shù)；T 為反響熱力學(xué)溫度。71-1 所示。在盛有定量水的容器中，放入內(nèi)裝

4、有肯定量樣品和氧氣的密閉氧彈圖71-2盛水桶內(nèi)的水和氧彈，引起溫度上升。氧彈熱量計的根本原理是能量守恒定律，樣品完全燃燒所釋放出的熱量使氧彈本身及其四周的 介質(zhì)試驗用水和熱量計有關(guān)的附件溫度上升，測量介質(zhì)在燃燒前后體系溫度的變化值T，就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關(guān)系式如下：m Qv + lQ 點火絲 + qV = (C 計 + C 水m 水) T(2)式中：Qv 為物質(zhì)的恒容燃燒熱(Jg-1)；m 為燃燒物質(zhì)的質(zhì)量(g)；Q 點火絲為點火絲的燃燒熱(Jg-1)；l 為燃燒了的點火絲的質(zhì)量(g)；q 為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用 0.1mol/L NaOH滴定生成的5.98J)，V

5、 NaOH 的體積(mL)；C 計為氧彈、水桶、溫度計、攪拌器的熱容(Jk-1)；C 水為水的比熱(Jg-1k-1)；m 水為水的質(zhì)量(g)；T 為燃燒前后的水溫的變化值。如在試驗過程中，每次的用水量保持肯定，把式(2)中的常數(shù)合并，即令k C 計 + C m 水則：mQv + lQ 點火絲 + qV =k T(3)k 為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^用燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則：k = (mQv+ lQ點qv )/T(4)用同樣的方法把待測物質(zhì)置于氧彈中燃燒，由溫度的上升和儀器的熱容，即可測定待測物質(zhì)的Q ，從(1)Q qV N 相對于高vp2O HNO2而帶

6、來的誤差可能會超過 N2本身帶來的誤差，操作中可以承受高壓 O 先排解氧彈中的 N ，這樣既快捷又準(zhǔn)確。先由苯甲酸的理論恒壓燃燒熱依據(jù)公式算出22恒容燃燒熱，從而計算出儀器常數(shù) k，然后再測定恒容燃燒熱依據(jù)公式轉(zhuǎn)換的實際恒壓燃燒熱。在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應(yīng)留意哪些事項？答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應(yīng)留意以下幾點：套以免引起燃燒。氧氣鋼瓶應(yīng)直立放置要固定，遠(yuǎn)離火源，嚴(yán)禁陽光暴曬。氧氣減壓閥要專用，安裝時螺扣要上緊。開啟氣瓶時，操作者應(yīng)站在側(cè)面，即不要面對減壓閥出口，以免氣流射傷人體。不許敲打氣瓶如何部位。用完氣后先關(guān)閉氣瓶氣門，然后松掉氣體流量螺桿。假設(shè)不松掉調(diào)整螺桿，將使彈簧長期

7、壓縮，就會疲乏失靈氣體將用完時，氣瓶中的氣體剩余壓力一般不應(yīng)小于幾個兆帕/平方厘米，不得用完。氣瓶必需進(jìn)展定期技術(shù)檢驗，有問題時要準(zhǔn)時處理，不能帶病運行。請認(rèn)真閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說明書，以得到更具體的介紹。測定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定？揮發(fā)性的可燃液體狀況又怎樣？答：均不能直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定，非揮發(fā)性或揮發(fā)性的可燃液體均應(yīng)扮裝入膠囊或玻璃小球內(nèi)點燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。燃燒熱的測定試驗中，標(biāo)定量熱計熱容后，測定試樣時遺忘換鐵桶中的水對試驗有無影響？為何要嚴(yán)格把握樣品的稱量范圍？答：有影響，由于熱容是溫度的函數(shù)，不同溫度下量熱計的熱容

8、嚴(yán)格來講不等。樣品質(zhì)量太少了溫差測量誤差較大，樣品質(zhì)量太多了，不能保證燃燒完全。在燃燒熱的測定試驗中，為什么要測真實溫差？怎樣測定？答：在燃燒熱的測定試驗中，試驗成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計本身及其介質(zhì)，而幾乎不與四周環(huán)境發(fā)生熱交換。為了做到這一點，熱量計在設(shè)計制造上實行了幾種措施，例如：在熱量計外面設(shè)置一個套殼，此套殼有些是恒溫的，有些是絕熱的。因此，熱量計又可分為主要包括恒溫式熱量計和絕熱式熱量計。另外，熱量計壁高度拋光，這是為了削減熱輻射。量熱計和套殼間設(shè)置一層擋屏，以削減空氣的對流。但是， 熱量的散失仍舊無法完全避開，這可以是由于

9、環(huán)境向熱量計輻射熱量而使其溫度上升，也可以是由于熱量計向環(huán)境輻射而使熱量計的溫度降低。因此，燃燒前后溫度的變化值不能直接準(zhǔn)確測量，而必需經(jīng)過雷諾Renolds溫度校正圖進(jìn)展校正。具體方法如下。12當(dāng)適量待測物質(zhì)燃燒后使熱量計中的水溫上升 1.5-2.0來，并作圖，連成abcd線圖71-3。圖中b點相當(dāng)于開頭燃燒之點，cab cd b T ，c 點T TT TOabcd O 點，然后O ABab cd E，F(xiàn) E F 點所表示的溫度差T71-3 EE 表示環(huán)境輻射進(jìn)來的熱量所造成熱量計溫度的上升FF 表示量熱計向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計溫度的降低，因此這局部必需參加。經(jīng)過這樣校正后的溫差表示由

10、于樣品燃燒使熱量計溫度上升的數(shù)值。12圖 71-3 絕熱較差時的雷諾校正圖圖 71-4絕熱良好時的雷諾校正圖有時熱量計的絕熱狀況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進(jìn)少量 T 圖71-4必需留意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)展校正時，量熱計的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大最好不超過2-3，否則會引起誤差。燃燒熱測定試驗成敗的關(guān)鍵是什么？怎樣提高點火效率？答：燃燒熱測定試驗成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計本身及其介質(zhì)，而幾乎不與四周環(huán)境發(fā)生熱交換。壓片不能壓的太緊，點火絲與藥品要接觸良好，不要短路，可提高點火效率。氧彈式量熱計在中，哪些

11、部件屬于體系？哪些屬于環(huán)境？試驗過程中有無熱損耗 ?這些熱損耗對試驗結(jié)果有何影響?答：氧彈熱量計中氧彈、水桶、溫度計、攪拌器、桶中的水屬于體系，除了體系外的其他的局部都是環(huán)境。只要體系和環(huán)境間有溫差就會有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時，環(huán)境就會向熱量計輻射 熱量而使其溫度上升；當(dāng)體系溫度高于環(huán)境溫度時，熱量計就會向環(huán)境輻射而使熱量計的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準(zhǔn)確測量，即直接測量的溫差不是測真實溫差。氧彈充氣后，用萬用表檢查兩電極，導(dǎo)電不良應(yīng)如何處理？答：把氧彈里面氧氣放掉，翻開氧彈蓋，檢查點火絲是否與電極接好，重裝飾火絲。答：在燃燒熱的測定試驗中以下因素簡潔造成誤差：1答：

12、在燃燒熱的測定試驗中以下因素簡潔造成誤差：1樣品壓片過程中混入污染物、稱重后2假設(shè)樣品燃燒后殘留了不易觀測到的試樣殘留物、而又把它當(dāng)作沒有殘留完全充分燃燒處理數(shù)據(jù)，勢必造成較大誤差；3) 攪拌器功率較大，攪拌器不斷引進(jìn)的能量形成4用直接測量的溫差當(dāng)成真實溫差進(jìn)展計算；提高本試驗的準(zhǔn)確度應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮：1待測樣品需枯燥，受潮樣品不易燃燒且稱量3在干凈的稱量紙上，留神除掉易脫落局部，然后在分析天平上準(zhǔn)確稱量；5用用雷諾法校法得到真實溫差。燃燒熱的定義是什么？恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差異及相互關(guān)系是什么？答：燃燒熱的定義定義：1mol 的物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指C

13、 CO2(氣)，H H O(液)，S 變?yōu)镾O2(氣)，N N (氣)，ClHCl(水溶2液)，其它元素轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘蛴坞x態(tài)。燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定，在恒容條件下測的燃燒熱為恒容燃燒熱 Q ，在恒壓條件下v測的燃燒熱為恒壓燃燒熱。由熱力學(xué)第肯定律可知：在不做非膨脹功狀況下，恒容燃燒熱Q 等于內(nèi)vUQ HQ ，而一般熱化學(xué)計pvQ ，兩者可通過下式進(jìn)展換算：pQ Q 十nRT(1)pv式中：n 為燃燒反響前后生成物和反響物中氣體的物質(zhì)的量之差；R 為摩爾氣體常數(shù)；T 為反響熱力學(xué)溫度。在燃燒熱的測定試驗中，所測溫差值為什么要進(jìn)展雷諾圖的校正？答：在燃燒熱的測定試驗中，只要體系和環(huán)境間有溫

14、差就會有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時，環(huán)境就會向熱量計輻射熱量而使其溫度上升；當(dāng)體系溫度高于環(huán)境溫度時，熱量計就會向環(huán)境輻射而使熱量計的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準(zhǔn)確測量，即直接測量的溫差不是測真實溫差，因此必需經(jīng)過雷諾溫度校正圖進(jìn)展校正。在燃燒熱的測定試驗中，如何用雷諾圖解法校正溫度轉(zhuǎn)變值?圖 71-3 絕熱較差時的雷諾校正圖 圖 71-4 絕熱良好時的雷諾校正圖答：當(dāng)適量待測物質(zhì)燃燒后使熱量計中的水溫上升 1.5-2.0錄下來，并作圖，連成abcd 線圖71-3。圖中b 點相當(dāng)于開頭燃燒之點，c 點為觀測到的最高溫度讀數(shù)點，由于量熱計和外界的熱量交換，曲線ab cd b

15、 T1，cT2TT TOabcd O 點，然O ABab cdE，F(xiàn) E F 點所表示的溫度差即為欲求溫度的上升值 T71-3 EE 表示環(huán)境輻射進(jìn)來的熱量所造成熱量計溫度的FF 表示量熱計向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計溫度的降低，因此這局部必需參加。經(jīng)過這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計溫度上升的數(shù)值。有時熱量計的絕熱狀況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進(jìn)少量 T 圖71-4必需留意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)展校正時，量熱計的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大最好不超過2-3，否則會引起誤差。在燃燒熱的測定試驗中，直接測量的物理量是什么?用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是 Q還是

16、vQ ?p答：氧彈熱量計的根本原理是能量守恒定律，樣品完全燃燒所釋放出的熱量使氧彈本身及其周 圍的介質(zhì)試驗用水和熱量計有關(guān)的附件溫度上升，測量介質(zhì)在燃燒前后體系溫度的變化值 T，就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關(guān)系式如下：m Q+ lQ+ qV = (C+ Cm) T(2)v點火絲計水水式中：Q 為物質(zhì)的恒容燃燒熱(Jg-1)；m 為燃燒物質(zhì)的質(zhì)量(g)；Q為點火絲的燃燒熱(Jg-1)；l 為v點火絲燃燒了的點火絲的質(zhì)量(g)；q 為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用 0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸時，每毫升堿相當(dāng)于5.98J)，V 為滴定硝酸耗用的NaOH的體積(mL)；C為氧彈

17、、水桶、溫度計計、攪拌器的熱容(Jk-1)；C為水的比熱(Jg-1k-1)；m為水的質(zhì)量(g)；T 為燃燒前后的水溫的變化水水值。如在試驗過程中，每次的用水量保持肯定，把式(2)中的常數(shù)合并，即令k =C+ Cm計水水則：mQ + lQ+ qV=k T(3)v點火絲k 為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^用燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則：k = (mQ + lQ+ qv )/T(4)v點火絲在燃燒熱的測定試驗中，直接測量的物理量是燃燒樣品的質(zhì)量 m，燃燒了的點火絲的質(zhì)量l，滴NaOHVqV N O 而言可以22無視，其次因滴定 HNO3而帶來的誤差可能會超過 N2本身帶

18、來的誤差，介質(zhì)在燃燒前后體系溫度Tk。由于氧彈是一個恒容的容器，所以用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是 Q 。v測定燃燒熱成敗的關(guān)鍵在哪里?點火失敗的可能緣由有哪些?答：燃燒熱測定試驗成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計本身及其介質(zhì)，而幾乎不與四周環(huán)境發(fā)生熱交換。在試驗操作過程中應(yīng)使樣品的量適宜，壓片松緊適宜，溫差進(jìn)展雷諾溫度校正。點火失敗的緣由：壓片太緊、燃燒絲陷入藥片內(nèi)會造成燃不著；點火絲與樣品接觸不好；點火絲遇到燃燒皿壁，點火絲上局部相連，形成短路。在燃燒熱的測定試驗中，使用定量的燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸做什么?答：令k=mC+C,k 為儀器常數(shù)，可以通過用定量的燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸在熱