71實(shí)驗(yàn)七十一燃燒熱的測(cè)定

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

2、，哪些因素簡(jiǎn)潔造成誤差？提高本試驗(yàn)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(cè)定試驗(yàn)中，所測(cè)溫差值為什么要進(jìn)展雷諾圖的校正。在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中，如何用雷諾圖解法校正溫度轉(zhuǎn)變值?在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中，直接測(cè)量的物理量是什么?用氧彈式量熱計(jì)所測(cè)得的燃燒熱是 Q還是vQ ?p測(cè)定燃燒熱成敗的關(guān)鍵在哪里?點(diǎn)火失敗的可能緣由有哪些?在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)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(cè)定液體樣品的燃燒熱?在量熱測(cè)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(cè)定試驗(yàn)中，

3、如何快捷、合理地消退氧彈中氮?dú)鈱?duì)測(cè)量結(jié)果的影響？其次局部：參考答案試驗(yàn)七十一 燃燒熱的測(cè)定簡(jiǎn)述燃燒熱測(cè)定的試驗(yàn)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(cè)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(guò)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(jì)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(yàn)用水和熱量計(jì)有關(guān)的附件溫度上升，測(cè)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(diǎn)火絲 + qV = (C 計(jì) + 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(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的燃燒熱(Jg-1)；l 為燃燒了的點(diǎn)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(jì)為氧彈、水桶、溫度計(jì)、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(yàn)過(guò)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(jì) + C m 水則：mQv + lQ 點(diǎn)火絲 + qV =k T(3)k 為儀器常數(shù)。可以通過(guò)用燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計(jì)中燃燒，測(cè)出燃燒前后溫度變化，則：k = (mQv+ lQ點(diǎn)qv )/T(4)用同樣的方法把待測(cè)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(cè)定待測(cè)物質(zhì)的Q ，從(1)Q qV N 相對(duì)于高vp2O HNO2而帶

6、來(lái)的誤差可能會(huì)超過(guò) N2本身帶來(lái)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(jì)算出儀器常數(shù) k，然后再測(cè)定恒容燃燒熱依據(jù)公式轉(zhuǎn)換的實(shí)際恒壓燃燒熱。在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)留意哪些事項(xiàng)？答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：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(yáng)光暴曬。氧氣減壓閥要專用，安裝時(shí)螺扣要上緊。開啟氣瓶時(shí)，操作者應(yīng)站在側(cè)面，即不要面對(duì)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(zhǎng)期

7、壓縮，就會(huì)疲乏失靈氣體將用完時(shí)，氣瓶中的氣體剩余壓力一般不應(yīng)小于幾個(gè)兆帕/平方厘米，不得用完。氣瓶必需進(jìn)展定期技術(shù)檢驗(yàn)，有問(wèn)題時(shí)要準(zhǔn)時(shí)處理，不能帶病運(yùn)行。請(qǐng)認(rèn)真閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說(shuō)明書，以得到更具體的介紹。測(cè)定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時(shí)，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測(cè)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(cè)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(diǎn)燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中，標(biāo)定量熱計(jì)熱容后，測(cè)定試樣時(shí)遺忘換鐵桶中的水對(duì)試驗(yàn)有無(wú)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(jì)的熱容

8、嚴(yán)格來(lái)講不等。樣品質(zhì)量太少了溫差測(cè)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(cè)定試驗(yàn)中，為什么要測(cè)真實(shí)溫差？怎樣測(cè)定？答：在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中，試驗(yàn)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(jì)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(diǎn)，熱量計(jì)在設(shè)計(jì)制造上實(shí)行了幾種措施，例如：在熱量計(jì)外面設(shè)置一個(gè)套殼，此套殼有些是恒溫的，有些是絕熱的。因此，熱量計(jì)又可分為主要包括恒溫式熱量計(jì)和絕熱式熱量計(jì)。另外，熱量計(jì)壁高度拋光，這是為了削減熱輻射。量熱計(jì)和套殼間設(shè)置一層擋屏，以削減空氣的對(duì)流。但是， 熱量的散失仍舊無(wú)法完全避開，這可以是由于

9、環(huán)境向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度上升，也可以是由于熱量計(jì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)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(cè)量，而必需經(jīng)過(guò)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(cè)物質(zhì)燃燒后使熱量計(jì)中的水溫上升 1.5-2.0來(lái)，并作圖，連成abcd線圖71-3。圖中b點(diǎn)相當(dāng)于開頭燃燒之點(diǎn)，cab cd b T ，c 點(diǎn)T TT TOabcd O 點(diǎn)，然后O ABab cd E，F(xiàn) E F 點(diǎn)所表示的溫度差T71-3 EE 表示環(huán)境輻射進(jìn)來(lái)的熱量所造成熱量計(jì)溫度的上升FF 表示量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計(jì)溫度的降低，因此這局部必需參加。經(jīng)過(guò)這樣校正后的溫差表示由

10、于樣品燃燒使熱量計(jì)溫度上升的數(shù)值。12圖 71-3 絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖圖 71-4絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖有時(shí)熱量計(jì)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(shí)，量熱計(jì)的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大最好不超過(guò)2-3，否則會(huì)引起誤差。燃燒熱測(cè)定試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是什么？怎樣提高點(diǎn)火效率？答：燃燒熱測(cè)定試驗(yàn)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(jì)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(diǎn)火絲與藥品要接觸良好，不要短路，可提高點(diǎn)火效率。氧彈式量熱計(jì)在中，哪些

11、部件屬于體系？哪些屬于環(huán)境？試驗(yàn)過(guò)程中有無(wú)熱損耗 ?這些熱損耗對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有何影響?答：氧彈熱量計(jì)中氧彈、水桶、溫度計(jì)、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(huì)有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時(shí)，環(huán)境就會(huì)向熱量計(jì)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(shí)，熱量計(jì)就會(huì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)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(cè)量，即直接測(cè)量的溫差不是測(cè)真實(shí)溫差。氧彈充氣后，用萬(wàn)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(diǎn)火絲是否與電極接好，重裝飾火絲。答：在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中以下因素簡(jiǎn)潔造成誤差：1答：

12、在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中以下因素簡(jiǎn)潔造成誤差：1樣品壓片過(guò)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(cè)到的試樣殘留物、而又把它當(dāng)作沒(méi)有殘留完全充分燃燒處理數(shù)據(jù)，勢(shì)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(cè)量的溫差當(dāng)成真實(shí)溫差進(jìn)展計(jì)算；提高本試驗(yàn)的準(zhǔn)確度應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮：1待測(cè)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(shí)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(shí)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(cè)定，在恒容條件下測(cè)的燃燒熱為恒容燃燒熱 Q ，在恒壓條件下v測(cè)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(jì)pvQ ，兩者可通過(guò)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(cè)定試驗(yàn)中，所測(cè)溫差值為什么要進(jìn)展雷諾圖的校正？答：在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中，只要體系和環(huán)境間有溫

14、差就會(huì)有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時(shí)，環(huán)境就會(huì)向熱量計(jì)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(shí)，熱量計(jì)就會(huì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)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(cè)量，即直接測(cè)量的溫差不是測(cè)真實(shí)溫差，因此必需經(jīng)過(guò)雷諾溫度校正圖進(jìn)展校正。在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)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(shí)的雷諾校正圖 圖 71-4 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖答：當(dāng)適量待測(cè)物質(zhì)燃燒后使熱量計(jì)中的水溫上升 1.5-2.0錄下來(lái)，并作圖，連成abcd 線圖71-3。圖中b 點(diǎn)相當(dāng)于開頭燃燒之點(diǎn)，c 點(diǎn)為觀測(cè)到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，由于量熱計(jì)和外界的熱量交換，曲線ab cd b

15、 T1，cT2TT TOabcd O 點(diǎn)，然O ABab cdE，F(xiàn) E F 點(diǎn)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(lái)的熱量所造成熱量計(jì)溫度的FF 表示量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計(jì)溫度的降低，因此這局部必需參加。經(jīng)過(guò)這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計(jì)溫度上升的數(shù)值。有時(shí)熱量計(jì)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(shí)，量熱計(jì)的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大最好不超過(guò)2-3，否則會(huì)引起誤差。在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中，直接測(cè)量的物理量是什么?用氧彈式量熱計(jì)所測(cè)得的燃燒熱是 Q還是

16、vQ ?p答：氧彈熱量計(jì)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(yàn)用水和熱量計(jì)有關(guān)的附件溫度上升，測(cè)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(diǎn)火絲計(jì)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(diǎn)火絲的燃燒熱(Jg-1)；l 為v點(diǎn)火絲燃燒了的點(diǎn)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(shí)，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(jì)計(jì)、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(yàn)過(guò)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(jì)水水則：mQ + lQ+ qV=k T(3)v點(diǎn)火絲k 為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)用燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計(jì)中燃燒，測(cè)出燃燒前后溫度變化，則：k = (mQ + lQ+ qv )/T(4)v點(diǎn)火絲在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)中，直接測(cè)量的物理量是燃燒樣品的質(zhì)量 m，燃燒了的點(diǎn)火絲的質(zhì)量l，滴NaOHVqV N O 而言可以22無(wú)視，其次因滴定 HNO3而帶來(lái)的誤差可能會(huì)超過(guò) N2本身帶

18、來(lái)的誤差，介質(zhì)在燃燒前后體系溫度Tk。由于氧彈是一個(gè)恒容的容器，所以用氧彈式量熱計(jì)所測(cè)得的燃燒熱是 Q 。v測(cè)定燃燒熱成敗的關(guān)鍵在哪里?點(diǎn)火失敗的可能緣由有哪些?答：燃燒熱測(cè)定試驗(yàn)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(jì)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(yàn)操作過(guò)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(diǎn)火失敗的緣由：壓片太緊、燃燒絲陷入藥片內(nèi)會(huì)造成燃不著；點(diǎn)火絲與樣品接觸不好；點(diǎn)火絲遇到燃燒皿壁，點(diǎn)火絲上局部相連，形成短路。在燃燒熱的測(cè)定試驗(yàn)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(guò)用定量的燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸在熱