第一篇：燃燒熱測定實驗報告

浙江萬里學院生物與環境學院

化學工程實驗技術實驗報告

實驗名稱：燃燒熱的測定 姓名

成績

班級

學號

同組姓名

實驗日期

指導教師簽字

批改日期

****年**月**日

一、

實驗預習（30 分）

1． 實驗裝置預習（10 分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指導教師＿＿＿＿＿＿（簽字）成績

2． 實驗仿真預習（10 分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指導教師＿＿＿＿＿＿（簽字）成績

3． 預習報告（10 分）

指導教師＿＿＿＿＿＿（簽字）成績

（1）

實驗目的 1．用氧彈量熱計測定蔗糖的燃燒熱。

2．掌握恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的概念及兩者關系。

3．了解氧彈量熱計的主要結構功能與作用；掌握氧彈量熱計的實驗操作技術。

4．學會用雷諾圖解法校正溫度變化。

（2）

實驗原理 一、燃燒與量熱：標準燃燒熱的定義是：在溫度 T、參加反應各物質均處標準態下，一摩爾β相的物質 B 在純氧中完全燃燒時所放出的熱量。所謂完全燃燒，即組成反應物的各元素,在經過燃燒反應后，必須呈顯本元素的最高化合價。如 C 經燃燒反應后，變成 CO 不能認為是完全燃燒。只有在變成 CO2 時，方可認為是完全燃燒。

由熱力學第一定律，恒容過程的熱效應 Qv，即ΔU。恒壓過程的熱效應 Qp，即ΔH。它們之間的相互關系如下：

或

其中Δn 為反前后氣態物質的物質的量之差。R 為氣體常數。T 為反應的絕對溫度。

二、氧彈熱量計：根據能量守恒原理，物質燃燒放出的熱量全部被氧彈及周圍的介質（本實驗為 2000 毫升水）等所吸收，得到溫度的變化為ΔT，所以氧彈量熱計的熱容為：

TV l mQTQCV?? ????98.5 9.2卡 式中：m 為苯甲酸的質量（準確到 1×10-5 克）

l 為燃燒掉的鐵絲的長度（cm）

2.9 為每厘米鐵絲燃燒放出的熱量單位（J·cm-1）

V 為滴定燃燒后氧彈內的洗滌液所用的 0.1mol·L-3 的 NaOH 溶液的體積 三、用雷諾作圖法校正ΔT：盡管在儀器上進行了各種改進，但在實驗過程中仍不可避免環境與體系間的熱量傳遞。這種傳遞使得我們不能準確地由溫差測定儀上讀出由于燃燒反應所引起的溫升ΔT。而用雷諾作圖法進行溫度校正，能較好地解決這一問題。

圖 1 絕熱較差時的雷諾校正圖

圖 2 絕熱良好時的雷諾校正圖

（3）

實驗裝置與流程：將燃燒熱實驗的主要設備、儀器和儀表等按編號順序添入圖下面相應位置：

1． 氧彈

2． 數字溫差測量儀

3． 盛水桶

4． 擋板

5． 水箱

6． 攪拌器

1． 彈體

2．氧彈蓋

3． 套殼

4． 進氣閥

5． 排氣孔

6．氧彈頭

7． 坩堝

8． 電極

9． 火焰擋板

10． 電極（4）

簡述實驗所需測定參數及其測定方法：

1、樣品壓片，2、裝置氧彈，

3．燃燒和測量溫差：

（1）打開測熱控制器與計算機，（2）將內筒放在外筒隔熱支架上，然后將氧彈座套在已經裝好試樣、充好氧氣的氧彈上，用專用提手將氧彈平穩放入內筒中。用容量瓶準確量取 2000ml 已調好溫度的水，置于內筒中，并檢查氧彈的氣密性。（3）打開量熱應用軟件，進入程序操作階段。（4）按計算機提示進行實驗，并記錄實驗數據。（5）測試完畢，取出氧彈，打開放氣閥，排出廢氣，旋開氧彈蓋，觀察燃燒是否完全，如有黑色殘渣，則證明燃燒不完全,實驗需重新進行。如燃燒完全，量取剩余的鐵絲長度，根據公式計算 C 卡的值。

（5）

實驗操作要點：

1、按規定量用臺稱稱取樣品，壓片后用電子天平精確稱取樣品質量。

用 1000ml 的容量瓶準確量取 2000ml 蒸餾水。

2、點火絲中間繞成螺旋形，兩端與氧彈的兩極連接牢固，切忌點火絲與坩堝接觸。

3、氧彈充完氣后必須用肥皂水檢漏，如果漏氣，則放氧后，查明原因，再重新充氣。

4、每壓一次片后，都要用酒精棉球將壓片機的模具徹底清洗一次。

5、做完實驗后，必須將壓片機與氧彈先用蒸餾水清洗，再用酒精棉球擦洗

二、實驗操作及原始數據表（20 分）

1.實驗數據：

苯甲酸 反應前期（1 次/min）

反應中期（1 次/15s）

反應后期（1 次/30s 時間 溫度 時間 溫度 時間 溫度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 16.004 15.998 15.997 15.996 15.996 15.995 15.994 15.992 15.9911’40” 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

15.981 17.971 18.168 18.37 18.427 18.46 18.48 18.491 18.495 18.496 18.494 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 18.489 18.484 18.479 18.472 18.466 18.459 18.452 18.444 18.437 18.43

原始數據記錄：

燃燒絲長 30

cm； 苯甲酸樣品重

0.9580

g； 剩余燃燒絲長

13.1

cm； 水溫

15.759

℃。

指導教師＿＿＿＿＿＿（簽字）成績

混合物(麥芽糖∶苯甲酸

1∶1)反應前期（1 次/min）

反應中期（1 次/15s）

反應后期（1 次/30s 時間 溫度 時間 溫度 時間 溫度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1’40” 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

14.889 16.39 16.61 16.684 16.726 16.751 16.767 16.776 16.78 16.783 16.783 16.783 16.78 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

原始數據記錄：

燃燒絲長

cm； 樣品重

0.9137

g； 剩余燃燒絲長

18.15

cm； 水溫 15.18

℃。

指導教師＿＿＿＿＿＿（簽字）成績

三、數據處理結果（30 分）

1.由實驗數據用雷諾校正作圖分別求出苯甲酸、樣品燃燒前后的 t 始 和 t 終

15.51616.51717.51818.5190 5 10 15 20溫度/ ℃t/min苯甲酸雷諾校正圖系列1 y =-0.001x + 16R2 = 0.955415.9915.99115.99215.99315.99415.99515.99615.99715.99815.9990 2 4 6 8 10溫度/ ℃t/min系列1線性(系列1)

y =-0.0134x + 18.671R2 = 0.996318.4218.4318.4418.4518.4618.4718.4818.4918.50 5 10 15 20溫度/ ℃t/min系列1線性(系列1)T=(15.981+18.496)/2=17.239 ℃ t=（17.239-3.018）/1.4014=10.148 min T1=-0.001*10.148+16=15.990 ℃ T2=-0.0134*10.148+18.671=18.535 ℃

T2-T1=2.545 ℃ 14.51515.51616.5170 1 2 3 4 5T/ ℃t/min混合物雷諾校正圖系列1

y =-0.012x + 16.833R2 = 116.779516.7816.780516.78116.781516.78216.782516.78316.78354.15 4.2 4.25 4.3 4.35 4.4 4.45T/ ℃t/min系列1線性(系列1)T=（14.889+16.783）/2=15.836 ℃ t=（15.836-14.625）/1.057=1.146 min T1=14.889

℃ T2=-0.012*1.146+16.833=16.819 ℃

T2-T1=1.93 ℃

ΔT 苯甲酸 ＝

2.545 ℃

ΔT 樣品 ＝1.93 ℃

2.由苯甲酸數據求出量熱計當量 C

m 苯甲酸=1.4977-0.5397=0.9580 g Q =26460 J·g-1 l=30-13.1=16.9cm ΔT 苯甲酸＝ 2.545 ℃

TV l mQTQCV?? ????98.5 9.2卡=545.298.5 9.16 9.2 26460 9580.0 V ? ? ? ?=9979.446+2.350V

3．求出樣品的燃燒熱 Q V，換算成 Q p

l=6.85cm

m 樣品=1.5474-0.5400=1.0074g 待測物質的摩爾質量待測物質的質量卡待測物MmV l T CQ V ?? ? ??98.5 9.2)(= 2)12.122 32.360(0074.15.98V-2.545 2.350V)+(9979.446 ???=6.0767

J

四、思考題 題（20 分）

1、在本實驗的裝置中哪部分是燃燒反應體系？燃燒反應體系的溫度和溫度變化能否被測定？為什么？ 答：在本實驗裝置中，氧彈的內部是被測物質的燃燒空間，也就是燃燒反應體系。由于做燃燒實驗時要在氧彈中充入高壓的氧氣，燃燒瞬間將產生高溫，這樣就無法將溫度計（或溫差計）直接插入到高壓氧彈中或者因為溫度計無法承受高壓或高溫，另外溫度計是玻璃或金屬外殼，在氧彈外面也無法與氧彈緊密接觸，或者有的溫度計（如熱電偶）達不到測量精度，所以很難對燃燒反應體系進行溫度或溫度差的測量。

2、在本實驗的裝置中哪部分是測量體系？測量體系的溫度和溫度變化能否被測定？為什么？ 答：由于不能直接對燃燒反應體系進行溫度或溫度差測量，因此就需要將燃燒反應體系（氧彈）放入到一種可以進行溫度或溫度差測量的介質中去，構成比燃燒反應體系大的測量體系。在本實驗的裝置中，盛水桶、2000ml 水（剛好可以淹沒氧彈）和氧彈三部分組成了測量體系，溫度計可以插入到水中并與水緊密接觸，不需要承受高壓和高溫，這樣可以根據測量體系的溫度變化去推斷燃燒反應進行所放出的熱量。

3、在本實驗中采用的是恒容方法先測量恒容燃燒熱，然后再換算得到恒壓燃燒熱。為什么本實驗中不直接使用恒壓方法來測量恒壓燃燒熱？ 答：①如果是使用恒壓燃燒方法，就需要有一個無摩擦的活塞，這是機械摩擦的理想境界，是做不到的；②做燃燒熱實驗需要盡可能達到完全燃燒，恒壓燃燒方法難于使另一反應物——“氧氣”的壓力（或濃度）達到高壓，會造成燃燒不完全，帶來實驗測定的實驗誤差。

4．苯甲酸物質在本實驗中起到什么作用？ 答：熱量交換很難測量，溫度或溫度變化卻很容易測量。本實驗中采用標準物質標定法，根據能量守恒原理，標準物質苯甲酸燃燒放出的熱量全部被氧彈及周圍的介質等吸收，使得測量體系的溫度變化，標定出氧彈卡計的熱容。再進行奈的燃燒熱測量和計算。

5．恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱有什么樣的關系？ 答：Qp=Qv+Δn(RT)

Qp：恒壓燃燒熱；Qv：恒溶燃燒；Δn：反應前后氣態物質的量之差；T 為環境（外夾套）的溫度。

第二篇：燃燒熱實驗報告

燃燒熱的測定

摘要

本實驗中借助氧彈式量熱計，在測定標準物質苯甲酸的燃燒熱的基礎上，先求算出了所用儀器的量熱計熱容，再以此為基礎測定了蔗糖的恒容燃燒熱。文章末尾對實驗中的誤差和雷諾校正方法的合理性進行了討論。

實驗步驟（修正）1.取消硝酸滴定過程

2.先向量熱器內加入2000mL去離子水，放入氧彈后再加入1000mL去離子水。3.實驗過程中，在開始時恒溫段每30s記錄一個數據，維持5min；之后使用電極點火燃燒，燃燒過程中每15s記錄一個數據，直至溫度升高并恒定；溫度升高并恒定后再次恢復至每30s記錄一個數據。

數據記錄及處理

1.樣品質量的測量：

表1 樣品質量測定

樣品 苯甲酸 m粗/g

m線/g

mNi/g m總/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、水當量的測定：

表2 苯甲酸T-t數據表

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

(失誤漏記)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 點火 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、蔗糖燃燒熱的測定：

表3 蔗糖T-t數據表

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 點火 570 345 0.023 585 360 0.257 600 375 0.529 615 390 0.712 630

4、苯甲酸燃燒T-t數據作圖（雷諾校正）

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由雷諾校正圖可知，升溫△T=1.098K，t=409.8s

5、蔗糖燃燒T-t數據作圖（雷諾校正）

t/s

1.200H1.0000.800E0.6000.4000.2000.000CDT/C°A0200BG4006008001000由雷諾校正圖可知，升溫△T=1.030K，t=391.3s

6.水當量的計算

（1）引燃用鎳絲的校正：

t/s

mNi?0.0146?0.0094?0.0052g

qNi?QvNi?mNi??3243kJ/g?0.0052g??17J（2）棉線的校正：

q棉?Qv棉?m棉??16736kJ/g?0.0158g??264J（3）量熱計常數的計算： 苯甲酸燃燒反應式：C7H6O2(s)+對于氣體產物而言?n=-0.5 已知苯甲酸恒壓熱容為：Qp??26460J/g 則Qv?Qp?15O2(g)=7CO2(g)+3H2O(l)2

?nRT?0.5?8.314?289.45??26460???26450(J/g)M122.125燃燒物質質量G?0.6110?0.0146?0.0158?0.5806g

?q?q棉?qNi??264?17??281J

認為體系中已經將氮氣排盡從而忽略由于形成硝酸造成的誤差，計算可得

W??QvG??q26450?0.5941?281?DC水=?3000.0?0.9988791?4.1818?2036(J/K)?T1.098

7、計算蔗糖的恒容燃燒熱Qv和恒壓燃燒熱Qp（1）引燃用鎳絲的校正：

mNi?0.0163?0.0078?0.0085g qNi?QvNi?mNi??3243?0.0085??28J

（2）棉線的校正：

q棉?Qv棉?m棉??16736?0.0169??283J（3）蔗糖恒容燃燒熱：

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）蔗糖的恒壓溶解熱：

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

誤差分析 ?nRT?Qv??1.640?104(J/g)M由查閱文獻可知，蔗糖燃燒熱為-16490(J/g)。相對偏差

16490?16400?100%?0.6%16490

實驗值與理論值較為接近。

e?1.定量誤差分析（1）質量稱量誤差

以萬分天平計，稱量誤差為0.0002g，鎳絲質量為差值法得到，誤差應為0.0004g。

鎳絲燃燒誤差：

QvNi3243??mNi??0.0004?1.2(J/K)?T1.098（刻意多保留一位有效數字）Q3243?Qv??vNi??mNi??0.0004?1.4(J/g)G0.9060?W??棉線燃燒誤差:

16736?0.0002?3.0(J/K)?T1.098（刻意多保留一位有效數字）

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燃燒物稱量誤差：

Q?26450?Qv??v??G???0.0006?27(J/g)G0.5806?W??累計加和來看，?W19??100%?0.93%W2036

?Qv32??100%?0.20%Qv16400由此分析，稱量本身系統誤差對最終結果造成影響較小。

值得一提的是，在實驗過程中稱量結束至燃燒過程中，需使用棉線及鎳絲固定待測物；這一過程中難免會有待測物壓片散塊造成質量偏差。這是實驗中非常重要的一個誤差來源，其質量偏差將會線性傳遞至最終誤差里。

在實際操作中，為了減少這類誤差；可以在結束后將栓系繩子的工作放于一稱量紙上完成，將待測物固定完成后再稱量紙上灑落樣品。從而彌補由于樣品易散造成的誤差。

（2）水的體積測量造成的誤差

為便于討論，假設兩次使用2000mL及1000mL容量瓶會累計造成5mL誤差（認為容量瓶本身存在千分之一誤差，再考慮掛壁、濺出等影響）

?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由此可見，加入水量的誤差在極大估計條件下（5mL）也不會對最終結果造成太大影響。

（3）溫度波動造成的誤差

在實驗的非加熱段，由數據顯示溫度波動為0.01K，則

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本實驗中，由溫度波動0.01K即可對最終結果造成1%誤差，由此可見溫度波動是實驗誤差的另一主要因素。因此，采用雷諾校正是很有必要的。

（4）是否進行酸校正的定量分析：

假設氧彈內容積為1L（偏大估計），即含有790mL氮氣。本實驗中反復沖入氧氣至1MP再放氣至常壓，重復三次除去氮氣。則剩余氮氣量可計算為790*0.13=0.79mL 換算為物質的量n（氮氣）=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

由氮氣產生的熱效應Q??55587J/mol*0.033mmol??1.8J

此數值僅與鎳絲稱量誤差帶來的影響大致相同，對于整個實驗體系可以忽略不計。因此本實驗省略酸校正分析是合理的。

2.定性誤差分析（1）熱容值變化的討論

理論上，熱容隨溫度變化而變化；因此c=c(T)并非一個常量。在本實驗中，通過計算水當量表征儀器的吸熱效應，同時控制燃燒標準物質和待測物質時體系上升大致相同的溫度。同時，體系整體溫度上升幅度并不大（1.1℃左右），因此粗略地認為熱容隨溫度變化幅度可忽略是合理的。

（2）待測物質量

本實驗定量分析過程中可發現，待測物質量大小對最終的誤差有很大影響。在實驗過程第一次壓片過程中，由于操作并不熟練，壓制得到的苯甲酸固體質量偏小；僅僅0.6g，計算發現由此導致的系統誤差是較大的。因此，在蔗糖燃燒實驗中改進了壓片手法，增加了待測物質量，分析得到的系統誤差顯著下降。

實驗操作討論

在實驗過程中，我認為有如下操作值得反思和注意（1）壓片操作

如果壓片過松，則所得藥片的強度較差，不宜成型，遇到外部振動或者在移動過程中會出現碎裂、散落現象。如果壓片過緊，則壓片器容易卡主，在取出樣品過程中可能又會造成樣品的損壞。

相較而言，苯甲酸標準物質顆粒較小，分布均勻，較為容易壓片。而蔗糖晶體必須充分研磨成細末狀再進行壓片才會相對容易。（2）固定壓片的操作

將壓片與點火器件穩定固定在氧彈中是本實驗中最難的操作。首先需要明確，鎳絲的作用是產生火花引燃體系，棉線的作用是將鎳絲與待測物空間上固定在一起，同時起到引燃的作用。講義上指出可以將鎳絲壓入樣品內，但在本實驗中受限于設備限制，以下操作更為合理：壓出的樣品用棉線固定捆住，同時棉線本身提供鎳絲的固定支撐點，令鎳絲穿過細線并環繞住壓片。

同時在固定操作中，建議在下方放置稱量紙。以便于收集散落的待測物，稱量后校正得到正確的燃燒物質量。

（3）對于氧彈的清潔操作

兩次測定之間除了需要擦凈量熱桶內壁、氧彈外壁的水分外，還需要將氧彈內筒仔細擦干凈，除去上一次燃燒過程中產生的水，減少誤差。

結論

本實驗通過在氧彈式量熱計中燃燒苯甲酸，通過使用雷諾校正，計算出水當量的方法作為基準，求得了蔗糖的恒壓（恒容）燃燒熱為1.640*104J/g。之后通過定量、定性誤差分析，討論了實驗過程中應當特別注意的細節。

思考題

1.雷諾圖解法的本質和適用范圍

在量熱實驗中，量熱計與周圍環境的熱交換無法完全避免，對溫差測量值的影響可用雷諾(Renolds)溫度校正圖校正。

1.200H1.0000.800E0.6000.4000.2000.000CDT/C°A0200BG400600800 1000t/s如圖所示，圖中B點意味著燃燒開始，熱傳入介質；HG為線延長并交溫度曲線于E點，其間的溫度差值即為經過校正的。E點認為是環境均衡溫度。圖中（G-A）為開始燃燒到溫度上升至室溫這一段時間內，由環境輻射和攪拌引進的能量所造成的升溫，故應予扣除。同理（H-C）由室溫升高到最高點這一段時間內，熱量計向環境的熱漏造成的溫度波動，計算時必須考慮在內。故可認為，HG兩點的差值較客觀地表示了樣品燃燒引起的升溫數值。

在量熱實驗中，如果無法保證體系完全與外界隔絕熱交換，則需要用雷諾校正法扣除環境影響。同時在某些情況下，量熱計的絕熱性能良好，但攪拌器功率較大，可能由于攪拌造成溫度波動，也需要用雷諾校正減小誤差。

總之，雷諾校正的目的是使實驗中溫差變化能客觀反映僅僅由燃燒產熱而不受環境影響的結果。2.標準物質苯甲酸的恒壓燃燒熱Qp=-26460J/g，恒容燃燒熱為多少？

見實驗部分數據呈現及處理。3.攪拌過快或過慢有何影響？

攪拌過快可能造成由機械攪拌做功導致體系溫度升高，從而引入不必要誤差；攪拌過慢會使得溫度計受熱不均，測量值與真實值產生偏差。4.本實驗中苯甲酸的作用是什么？可否將一定量的苯甲酸與蔗糖混合在一起只進行一次測量求蔗糖的燃燒熱？ 不可。

這樣求蔗糖的燃燒熱。由公式(W?DC水)?T??QVG??q可知，若將苯甲酸和蔗糖一起燃燒，則存在有W和Qv(蔗糖)兩個未知數，無法單獨求出蔗糖的燃燒熱。

如果適當改進，至少進行兩次測定并嚴格計算二者比例，可以通過解方程組確定蔗糖的燃燒熱 5.實驗中“準確量取低于環境溫度為1℃的自來水3000mL，順筒壁小心倒入內筒”，為什么加入內筒的水溫度要選擇比環境低1℃左右? 由雷諾校正定義可知，應當使得環境溫度處于燃燒前后溫度差之間；若超出此范圍，則雷諾校正無效。

參考資料 [1] 韓德剛，高執隸，高盤良.物理化學.高等教育出版社.2001 [2] 物理化學實驗第4版.北京大學出版社.2001

第三篇：實驗二 燃燒熱測定

燃燒熱的測定

實驗

二、燃燒熱的測定

專業：11化學

姓名：賴煊榮

座號：32

同組人：陳見曉

時間：2013.10.15

Ⅰ、目的要求

1．用氧彈熱量計測定萘的燃燒熱。

2．明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別。3．了解熱量計中主要部分的作用，掌握氧彈熱量計的實驗技術。4．學會雷諾圖解法校正溫度改變值。

Ⅱ、基本原理

一、燃燒與量熱

根據熱化學的定義，1mol物質完全氧化時的反應熱稱作燃燒熱。所謂完全氧化，對燃燒產物有明確的規定。

量熱法是熱力學的一個基本實驗方法。在恒容或恒壓條件下，可以分別測得恒容燃燒熱Qv和恒壓燃燒熱Qp。由熱力學第一定律可知，Qv等于體系內能變化ΔU；Qp等于其焓變ΔH。若把參加反應的氣體和反應生成的氣體都作為理想氣體處理，則它們之間存在以下關系：

ΔH =ΔU + Δ(pV)

Qp = Qv + Δn RT

——（1）

式中，Δn為反應前后反應物和生成物中氣體的物質的量之差；R為氣體常數；T為反應時的熱力學溫度。

熱量計的種類很多，本實驗所用氧彈熱量計是一種環境恒溫式的熱量計。氧彈熱量計的裝置如圖右。

二、氧彈熱量計

氧彈熱量計的基本原理是能量守恒定律。樣品完全燃燒所釋放的能量使得氧彈本身及其周圍的介質和熱量計有關附件的溫度升高。測量介質在燃燒前后溫度的變化值，就可求算該樣品的恒容燃燒熱。其關系

燃燒熱的測定

式如下：

-W樣/M 〃Qv – l〃Ql =(W水c水+C計)ΔT

——（2）

式中，W樣和M分別為樣品的質量和摩爾質量；Qv為樣品的恒容燃燒熱；l和Ql是引燃用金屬絲的長度和單位長度燃燒熱，W水和C水是以水作為測量介質時，水的質量和比熱容；C計稱為熱量計的水當量，即除水之外，熱量計升高1℃所需的熱量；ΔT為樣品燃燒前后水溫的變化值。

三、雷諾溫度校正圖

實際上，熱量計與周圍環境的熱交換無法完全避免，它對溫差測量值的影響可用雷諾溫度校正圖校正。具體方法為：稱取適量待測物質，估計其燃燒后可使水溫上升1.5～2.0℃。預先調節水溫低于室溫1.0℃左右。按操作步驟進行測定，將燃燒前后觀察所得的一系列水溫和時間關系作圖。得一曲線如下左圖。圖中H點意味著燃燒開始，熱傳入介質；D點為觀察到的最高溫度值；從相當于室溫的J點作水平線交曲線于I，過I點作垂線，再將FH線和GD線延長并交ab線于A、C兩點，其間的溫度差值即為經過校正的ΔT。圖中AA′為開始燃燒到溫度上升至室溫這一段時間Δt1內，由環境輻射和攪拌引進的能量所造成的升溫，故應予扣除。CC′為由室溫升高到最高點D這一段時間Δt2內，熱量計向環境的熱漏造成的溫度降低，計算時必須考慮在內。故可認為，AC兩點的差值較客觀地表示了樣品燃燒引起的升溫數值。

本實驗采用貝克曼溫度計來測量溫度差。Ⅲ、儀器、試劑

XRY-1A型數顯氧彈式熱量計（已包含貝克曼溫度計、秒表、放大鏡等）1套、氧氣鋼瓶1只、氧氣減壓閥1只、壓片機1臺、電子天平1臺、萬用電表1臺、量杯(1000ml)1只、量筒（10ml）1個、塑料桶1個、直尺1把、剪刀1把、溫度計（100℃）1支、引燃專用金屬絲、苯甲酸（分析純）、萘（分析純）

Ⅳ、實驗步驟

1．測定熱量計的水當量

（1）樣品制作

用電子天平稱取大約1g苯甲酸（切勿超過1.1g），在壓片機上壓成圓片。樣片壓得太緊，燃燒熱的測定

點火時不易全部燃燒；壓得太松，樣品容易脫落。將樣品在干凈的玻璃板上輕擊二、三次，再用電子天平精確稱量。

（2）裝樣并充氧氣

擰開氧彈蓋，將氧彈內壁擦干凈，特別是電極下端的不銹鋼絲更應擦干凈。擱上金屬小皿，小心將樣品片放置在小皿中部。剪取10cm長的引燃金屬絲，在直徑約3mm的玻璃棒上，將其中段繞成螺旋形約5～6圈。將螺旋部分緊貼在樣片的表面，兩端如圖2所示固定在電極上。用萬用電表檢查兩電極間電阻值，一般應不大于20Ω。旋緊氧彈蓋，再用萬用電表檢查后卸下進氣管口的螺栓，換接上導氣管接頭。導氣管另一端與氧氣鋼瓶上的減壓閥連接。打開鋼瓶閥門，使氧彈充入2 M Pa的氧氣。

關閉氧氣瓶閥門，旋下導氣管，放掉氧氣表中的余氣。將氧彈的進氣螺栓旋上，再次用萬用表檢查兩電極間的電阻，在確保兩電極導通。如阻值過大或電極與彈壁短路，則應放出氧氣，開蓋檢查，重新裝樣。

（3）測量

用量杯(1000 ml)準確量取已被調節到低于室溫1.0℃的自來水2700 ml于盛水桶內。將氧彈放入水桶中央，接好兩極導線，裝好攪拌馬達，蓋上蓋板。待溫度穩定上升后，每隔1min讀取一次溫度。10～15min后，按下面板上電鍵通電點火。若指示燈亮后即熄滅，且溫度迅速上升，表示氧彈內樣品已燃燒；若指示燈根本不亮且溫度也不見迅速上升，則須停止實驗。打開氧彈檢查原因。自按下電鍵后，讀數改為每隔15s一次，直至兩次讀數差值小于0.005℃，讀數間隔恢復為1min一次，繼續15min后方可停止實驗。本實驗用自動報時裝置，按報時間隔讀取相應讀數。實驗時間大約40分鐘。

2．萘的燃燒熱測量

稱取0.6g左右的萘，同上述方法進行測定。

Ⅴ、數據處理

表1.苯甲酸燃燒時溫度隨時間的變化 次數/30s 溫度/℃ 次數/30s 溫度/℃ 次數/30s 溫度/℃

26.341 11（點火）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

燃燒熱的測定

次數/30s 溫度/℃ 次數/30s 溫度/℃ 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 壓片后苯甲酸的質量m=0.981g 鐵絲原長L1=10cm 剩余未燃盡的鐵絲的長度L2=2.2cm

表2.萘燃燒時溫度隨時間的變化 次數/30s 溫度/℃ 次數/30s 溫度/℃ 次數/30s 溫度/℃ 次數/30s 溫度/℃ 次數/30s 溫度/℃ 1 25.593 11（點火）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 壓片后萘的質量m=0.607g

燃燒熱的測定

鐵絲原長L1=10cm 剩余未燃盡的鐵絲的長度L2=2.2cm

表3.實驗室條件的記錄表

實驗開始時

溫度/℃ 壓力/hp 濕度/%

由ΔT計算水當量和萘的恒容燃燒熱Qv，并計算其恒壓燃燒熱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 由圖1可知：△T1=1.10 k 有以下關系式

實驗結束時

26.1 1020.0 57.2

溫度/℃ 壓力/hp 濕度/%

26.9 1021.0 58.0

燃燒熱的測定

-QvW樣/M QvW樣/M ·Qvl·Ql =(W水c水 + c計)ΔT2 Qv萘= [(W水c水 + c計)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、結果分析與討論

由結果看出誤差相對于標準值較大，應該與實驗中操作有失誤有關。在實驗數據處理中將反應的熱效應近似為一常數，但實際上它的值是溫度的函數，在實驗過程中發現環境溫度并不穩定，在實驗過程中有變化，因此帶來一定誤差。

上述計算相對誤差的公式是假定在苯甲酸和茶都完全燃燒的條件下得出的，實際上僅用眼睛來觀察試樣燃燒后是否有殘余的黑渣存在而判斷撤燒完全與否是不準確的，也是不科學的，因所謂完全燃燒是指碳元素生成二氧化碳、氫元素生成水，所以即是沒有碳渣，若是有一氧化碳生成也不為完全燃燒，這也會給實驗帶來難以估計的誤差，如果將燃燒后的殘氣用氣體分析儀分析一下，則這個誤差也是可估計的。

Ⅶ、思考題

1．固體樣品為什么要壓成片狀？

答：排除空氣等氣體雜質的同時，節省了樣品在氧彈中所占體積，減小誤差；同時，壓片后的樣品燃燒會更充分，便于準確秤樣，裝入氧彈時不易灑落；.便于與鐵絲接觸；便于鐵絲、樣品與正負極連接；便于燃燒完全。

2．在量熱學測定中，還有哪些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？

答: 在體系與周圍環境可能有熱交換的情況下都可能需要用到雷偌溫度校正方法。例如在測量中用到熱量

燃燒熱的測定

計或用到攪拌器等的情況下。

3．如何用萘的燃燒熱數據來計算萘的標準生成熱？

答: 因為△fHm=△rH反應物-△rH生成物，所以求出萘在此溫度下的燃燒熱；再用公式△fH2=△fH1+Cp(T2-T1)求出萘的標準生成熱。

Ⅷ、參考資料

1．《物理化學實驗》（第三版）復旦大學等編P34-39；P186-188 2．《物理化學實驗》（第二版）復旦大學等編P43-47；P241-242 7

第四篇：燃燒熱的測定(論文)

燃燒熱的測定

班級：09化師

姓名：霍間芳

學號：2009234135 [摘 要]以苯甲酸、蔗糖為樣品，使用SHR—15氧彈式量熱計、貝克曼溫度計、數字溫度溫差儀等儀器，首先測定苯甲酸的水當量，而后測定待測物蔗糖的燃燒熱。在測定過程中，必須注意幾個要點：壓片不松不緊，充氧后必須保證通路，點火前溫度變化的觀察，穩定后才點火，還有是苯甲酸水當量的測定完后，必須切換窗口測定蔗糖的燃燒熱。根據公式求出：Q總熱量=Qv樣品(m/M)+Q燃絲（m點前-m點后）=W（T始-T終）=WΔT [關鍵詞]苯甲酸；蔗糖；水當量；燃燒熱；壓片；充氧；點火；

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;

燃燒熱可在恒容或恒壓情況下測定。由熱力學第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容反應熱QV＝ΔU，恒壓反應熱Qp＝ΔH。在氧彈式量熱計中所測燃燒熱為QV，而一般熱化學計算用的值為Qp，這兩者可通過下式進行換算： Qp＝QV ＋ ΔnRT 在盛有定量水的容器中，放入內裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈，然后使樣品完全燃燒，放出的熱量通過氧彈傳給水及儀器，引起溫度升高。氧彈量熱計的基本原理是能量守恒定律，測量介質在燃燒前后溫度的變化值，則恒容燃燒熱為：

QV ＝（M/m）? W?(t終－t始)式中：W為樣品燃燒放熱使水及儀器每升高1℃所需的熱量，稱為水當量。

水當量的求法是用已知燃燒熱的物質(如本實驗用苯甲酸)放在量熱計中燃燒，測定其始、終態溫度。一般來說，對不同樣品，只要每次的水量相同，水當量就是定值。

實驗部分：

1·1苯甲酸的燃燒熱測定

1、用布擦凈壓片模，在臺秤上稱約1g的苯甲酸，進行壓片。樣片若被玷污，可用小刀刮凈，用微型手鉆于藥片 中心鉆一小孔，在干凈 的玻璃板上敲擊2-3次，再在分析天平上準確稱量。

2、用手擰開氧彈蓋，將蓋放在專用架上，裝好專用的不銹鋼杯。

3、剪取約10cm引火絲在天平上稱量后，將引火絲中間段繞成螺旋約5-6圈，螺旋一部分緊貼樣品表面，將兩端在引火電極上纏緊，用萬用表檢查兩電極是否通路。蓋好并用手擰緊彈蓋，關好出氣口，擰下進氣管上的螺釘，換接上導氣管的螺釘，導氣管的另一端與氧氣鋼瓶上的氧氣減壓閥連接。

打下鋼瓶上的閥門及減壓閥緩緩進氣，到1Mpa時放氣，到0.5Mpa再充氣，重復兩次，第三次充氣時當氣壓達1MPa保持半分鐘后，關好鋼瓶閥門及減壓閥，擰下氧彈上導氣管的螺釘，把原來的螺釘裝上，用萬用表檢查氧彈上導電的兩極上是否通路，若不通，則需放出氧氣，打開彈蓋進行檢查。

4、于量熱計水夾套中裝入自來水。用容量瓶準確量取3L自來水裝入干凈的水桶中，水溫應較夾套水溫低1℃左右。用手扳動攪拌器，檢查槳葉是否與器壁相碰。在兩極上接上點火導線，裝上已調好的貝克曼溫度計，蓋好蓋子，開動攪拌器。

5、待溫度變化基本穩定后，開始讀點火前最初階段的溫度，每隔半分鐘讀一次，共10個間隔，讀數完畢，立即按電鈕點火。指示燈熄滅表示著火，繼續每半分鐘讀一次溫度讀數，至溫度開始下降后，再讀取最后階段的10次讀數，便可停止實驗。溫度上長很快階段的溫度讀數可較粗略，最初階段和最后階段則需精密至0.002℃。完后注意關好點火開頭，以免下次實驗時自動提前點火。

6、停止實驗后關閉攪拌器，先取下溫度計，再打開量熱計蓋，取出氧彈并將其拭干，打開入氣閥門緩緩放氣。放完氣后，擰開彈蓋，檢查燃燒是否安全，若彈內有炭黑或未燃燒物時，則應認為實驗失敗。若燃燒完全，則將燃燒后剩下的引火絲在分析天平上稱量，最后倒去銅水桶中的水，用手巾擦干全部設備，以待進行下一次實驗。1·2蔗糖的燃燒熱測定

1、在臺秤上稱約0.6g蔗糖進行壓片，蔗糖操作與前相同。

2、在臺秤上稱約0.8g蔗糖進行壓片，蔗糖操作與前相同。1·3實驗裝置剖面圖

1-氧彈；

2-溫度傳感器； 3-內筒； 4-空氣隔層； 5-外筒；

6-攪拌

2數據記錄

苯甲酸和約0.6g蔗糖的數據記錄表

Acid and about 0.6g of sugar data record sheet 室溫/℃：23.0 大氣壓/KPa：102.15 日期：2011年4月8日

M（苯甲酸）/g：0.9736 m（蔗糖）/g：0.6375 夾套水溫/℃： 21.51 夾套水溫/℃：23.05 盛水桶水水溫/℃：20.35 盛水桶水水溫/℃：21.68 燃絲長度/cm：13.18 燃絲長度/cm：11.80 剩絲長度/cm：4.8 剩絲長度/cm：3.0 燒去長度/cm：8.38 燒去長度/cm：8.8

苯甲酸的雷諾校正圖

Renault calibration graphs of benzoic acid

0.6375g蔗糖的雷諾校正圖

0.6955g sucrose Renault calibration graphs

約0.8g蔗糖的數據記錄表

About 0.8g of sugar data record sheet 室溫/℃：25.9 大氣壓/KPa：101.52 日期：2011年4月15日

m（蔗糖）/g： 0.8890

夾套水溫/℃：26.78 盛水桶水水溫/℃：24.62 燃絲長度/cm：13.08 剩絲長度/cm：5.5 燒去長度/cm：7.58

0.8890g蔗糖的雷諾校正圖

0.8890g sucrose Renault calibration graphs

3數據處理

3·1計算

1.引燃鐵絲的燃燒熱值為-14J/cm 2.水當量W=[Qv苯甲酸（m/M）+Q燃燒絲（l（13.08-5.5）]/1.432=17358.74 J 因為蔗糖的氣體摩爾數Δn=0，所以蔗糖的標準摩爾燃燒焓ΔcHm等于蔗糖的完全燃燒熱ΔcUm。

則0.6375g蔗糖的ΔcHθm=ΔcUm=[WΔT-Q燃燒絲（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燃燒絲（l前-l后）]/(m/M)= [17358.74*1.147-（-14）*（13.08-5.5）]/(0.8890/342.29)=-9865755.67J/mol。3·2蔗糖的文獻值

在pθ=100kPa，T=298.15K時，蔗糖的標準摩爾燃燒焓為-5640.9 kJ/mol【1】,既為-5640900J/mol，即燃燒熱值為-5640900J/mol 3·3數據比較

2·3·1 0.6375g蔗糖的燃燒熱值與文獻值比較

θ

前

-l

后）]/ΔT=-26446*（0.6375/128）+（-14）*它們的誤差為|-8163321.15-(-5640900)|=2522421.15

2·3·2 0.8890g蔗糖的燃燒熱值與文獻值比較

它們的誤差為|-9865755.67-(-5640900)|=4224855.67 4實驗結果

盛水桶中水的水當量為17358.74J 0.6375g蔗糖的燃燒熱值為-8163321.15J/mol 0.6375g蔗糖的燃燒熱值與文獻值的誤差為2522421.15

0.8890g蔗糖的燃燒熱值為-9865755.67J/mol 0.8890g蔗糖的燃燒熱值與文獻值的誤差為4224855.67 5實驗結論

1．實驗結果中兩個誤差都較大。誤差較大的原因是：一，實驗分兩天做，兩天的室溫相差較大，環境與系統的熱交換和輻射有所不同。二。測量燃燒絲長度不夠準確。

2．第三次溫度上升階段的校正值CC′是表示在量熱系統的升溫階段，由于系統輻射能量給環境而造成系統溫度的降低，因此必需添加上。由于三個實驗中CC′大，不可忽略不計，也說明此處產生的誤差較大。而第一次溫度上升階段′的溫度校正值AA,則沒有較顯著的差異，AA,表示環境輻射和攪拌引進能量而造成系統溫度的升高值，需要扣除掉。

3.第一個轉折點對應的溫度，是盛水桶水溫穩定點燃樣品時采零的溫度。由于點燃樣品和采零二者不能同時測量，因此會產生一定誤差。兩校正值是通過做切線得到，由于溫度曲線并不平滑，而是有一定程度的波動，因此校正會有一定誤差，這直接影響到溫度校正值。

4．本實驗中，系統是氧彈和盛水桶，環境是恒溫夾套，系統和環境之間存在熱交換，量熱系統與環境間有相互熱輻射，這樣會對量熱系統的溫度變化值產生影響，這也是需要用雷諾法進行校正的原因。

5．測量時，體系與環境之間有熱交換，因此應該使體系與環境交換的熱量為零或者盡可能的小，在實驗中，樣品點火燃燒前，先讓內水桶中的水的水溫比桶外低，使水從外桶處獲得熱量，這樣實驗結果會更準確。一般來說低1℃左右，因為實驗使得盛水桶水溫上升約2℃，這樣內外的熱輻射方向交換，溫度差不多，使得內外的能量交換接近于零。

6．測定燃燒熱需要使得樣品完全燃燒。當燃燒皿中不存在殘渣時，說明已經燃燒完全。當有殘渣存在時，必需重新進行實驗，否則實驗誤差較大。沒有完全燃燒的原因可能有：

（1）．壓片不合格。（2）．引燃絲纏繞不及格。（3）．氧氣不足。

（4）．沒有順利地引燃樣品。

7.實驗時要注意：

（1）．壓片時，壓片力度要適中。壓片后去掉表面為壓實的碎屑和贓物。

（2）．引燃絲要纏繞在電極上的刻槽中，以免滑落。可以將引燃絲的纏繞部分豎立在墊模上，再倒入樣品，這樣引燃絲可以很好地被壓在樣品上。（3）．充氧時，需充氣到1.0MPa。

（4）．樣品在墊模的位置高度適宜。引燃絲不能碰到燃燒皿，否則引起短路，無法引燃。

參考文獻

1.物理化學（第五版）上冊。出版地：南京大學化學化工學院 出版者：傅獻彩，沈文霞，姚天揚等。出版年：1961年8月第1版 引文頁碼：482 2.《物理化學實驗》：胡曉洪，劉弋潞，梁舒萍.燃燒熱的測定［Ｍ］.—北京；化學工業出版2007.7

第五篇：2燃燒熱實驗報告

華 南 師 范 大 學 實 驗 報 告

學生姓名 學 號 專 業 化學(師范)年級、班級 課程名稱 物理化學實驗 日

實驗指導老師 蔡躍鵬 實驗評分

【實驗目的】

①明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別與聯系。②掌握量熱技術的基本原理；學會測定奈的燃燒熱。③了解氧彈卡計主要部件的作用，掌握氧彈卡計的實驗技術。④學會雷諾圖解法校正溫度改變值。【實驗原理】

物質的標準摩爾燃燒熱(焓)△cHmθ是指1mol物質在標準壓力下完全燃燒所放出的熱量。在恒容條件下測得的1mol物質的燃燒熱稱為恒容摩爾燃燒熱QV,m，數值上等于這個燃燒反應過程的熱力學能的變化△rUm；恒壓條件下測得的1mol物質的燃燒熱稱為恒壓摩爾燃燒熱Qp,m，數值上等于這個燃燒反應過程的摩爾焓變△rHm，化學反應熱效應通常是用恒壓熱效應△rHm來表示。若參加燃燒反應的是標準壓力下的1mol物質，則恒壓熱效應△rHmθ即為該有機物的標準摩爾燃燒熱△cHmθ。

若把參加反應的氣體與生成的氣體作為理想氣體處理，則存在下列關系式。

Qp,m=QV,m+(∑VB)RT

(3-4)式中，∑VB為生成物中氣體物質的計量系數減去反應物中氣體物質的計量系數；R為氣體常數；T為反應的絕對溫度；Qp,m與QV,m的量綱為J/mol。

本實驗所用測量儀器為氧彈量熱計(也稱氧彈卡計)，按照結構及其與環境之間的關系，氧彈量熱計通常分為絕熱式和外槽恒溫式，本實驗所用為外槽恒溫式量熱計。

氧彈為高度拋光的剛性容器，耐高壓、耐高溫、耐腐蝕，密封性好，是典型的恒容容器。測定粉末樣品時需壓成片狀，一面充氧時沖散樣品或燃燒時飛散開來。

量熱反應測量的基本原理是能量守恒定律。在盛有定量水的容器中，樣品的物質的量為nmol，放入密閉氧彈，充氧，然后使樣品完全燃燒，放出的熱量傳給水及儀器各部件，引起溫度上升。設系統(包括內水桶、氧彈本身、測溫器件、攪拌器和水)的總熱容為C(通常稱為儀器的水當量，及量熱計及水每升高1K所需吸收的熱量)，假設系統與環境之間沒有熱交換，燃燒前、后的溫度分別為T1、T2，則此樣品的恒容摩爾燃燒熱為

QV，m=式中，QV,m為樣品的恒容摩爾燃燒熱，J/mol；n為樣品的物質的量，mol；C為儀器的總熱容，J/K或J/℃。式(3-5)是最理想、最簡單的情況。但是，由于一方面氧彈量熱計不可能完全絕熱，熱漏在所難免，因此，燃燒前后溫度的變化不能直接用測到的燃燒前后的溫度差來計算，必須經過合理的雷諾校正才能得到準確的溫差變化[需由溫度-時間曲線(即雷諾曲線)確定初溫和最高溫度]；另一方面，多數物質不能自然，如本實驗所用萘，必須借助電流引燃點火絲，再引起萘的燃燒，因此，式(3-5)左邊必須把點火絲燃燒所放熱量考慮進去，如式(3-6)：

-nQV,m-m點火絲Q點火絲=C△T

(3-6)

式中，m點火絲為點火絲的質量；Q點火絲為點火絲的燃燒熱，點火絲(鐵絲)燃燒熱為-6694.4J/g；△T為校正后的溫度升高值。

儀器熱容C的求法是用已知燃燒焓的物質（如本實驗用的苯甲酸），放在量熱計中燃燒，測其始、末溫度，經雷諾校正后，按式(3-6)即可求出C。

樣品完全燃燒是實驗成功的第一關鍵，為此氧彈充以1.0~1.5Mpa的高壓氧，因此要求氧彈密封耐壓、耐腐蝕。同時，為燃燒完全，避免充氧時樣品散開，粉末狀樣品必須壓成片狀。第二關鍵是使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給卡計本身和其中盛裝的水，而幾乎不與周圍環境發生熱交換。為了減少卡計與環境的熱交換，卡計放在一個水恒溫的套殼中，故稱外殼恒溫卡計。另外卡計壁高度拋光也是為了減少輻射。

雖然采取了多種措施，但熱漏還是無法完全避免，因此，燃燒前后溫度的變化值還是不能直接精確測出來，必須經過雷諾作圖法或計算法校正。本實驗用精密數字式貝克曼溫度計來測量溫度差。【儀器和試劑】

外槽恒溫式氧彈卡計（1個），氧氣鋼瓶（1瓶），壓片機（2臺），數字式貝克曼溫度計（1臺），0~100℃溫度計（1支），萬用電表（1個），扳手（1把）；萘（A.R），苯甲酸（A.R），點火絲（鐵絲）（約10cm長）。【實驗步驟】

(1)測定氧彈卡計和水的總熱容C ①樣品壓片

壓片前，線檢查壓片用模子，若發現壓模有鐵銹、油污和塵土等，必須擦凈后才能進行壓片。用臺秤稱取約0.8g左右的苯甲酸，壓好樣品，再用分析天平分別準確稱取一段10cm長得點火絲和棉線，再用棉線將點火絲綁在樣品（不能有粉末）上，然后在分析天平上準確稱重。

②裝置氧彈、充氧氣

將綁好點火絲的苯甲酸樣品放在氧彈卡計的燃燒皿中，壓片應盡量進入燃燒皿（切忌把壓片懸掛于燃燒皿上方），將點火絲的兩端分別嵌入綁緊在氧彈中的兩根電極上，旋緊氧彈蓋，用萬能電表檢查電機是否通路。

連接好氧氣瓶和氧氣減壓閥表，并用銅導管（高壓管）將減壓表與氧彈進氣管相連接，打開氧氣瓶上端閥門，此時減壓閥表中指針旋轉所指示的壓力即為氧氣瓶中氧氣總壓力，然后略微旋緊減壓閥（即打開），使減壓表上另一表盤的指針壓力讀數約為10kg/cm1MPa。隨即放松（即關閉）減壓閥。按動充氧裝置的手柄，使充氧儀上壓力表的指針為10MPa，保持數秒，此時氧彈已充有約10Mpa

【實驗評注與拓展】

本實驗成功的關鍵：

①保證樣品完全燃燒，是實驗成功的關鍵之一，為此，樣品壓片須力度適中； ②氧彈點火要迅速而果斷，點火絲與電極要接觸良好，防止松動； ③實驗結束后，一定要把未燃燒的鐵絲重量從公式中減掉；

④在測定過程中，應該避免卡計周圍的溫度大幅度波動。量熱法是物理化學中一個重要的實驗技術，主要用來測定反應的熱效應（包括燃燒熱、物質生成熱、中和熱、反應熱等）、相變熱和熱容等。它能定性檢測放熱或吸熱過程的存在，定量測定這些過程的進行程度；用來研究物質的平衡性質；通過熱化學數據研究某些有機物的結構等，這些數據對于熱力學和熱化學的計算是很重要的。

例如：有些化合物如蔗糖等，不能從穩定的單質直接合成，其生成焓也就無法通過實驗直接測定，只能依靠間接方法進行測定。對于有些容易在氧氣中燃燒的物質（如大多數的有機物），則可以測定其燃燒熱。在燃燒產物生成焓都已知的情況下，利用蓋斯定律可求得該化合物的生成焓。

另外，本實驗所用氧彈卡計，除可以測定固體物質的燃燒熱外，也可以測定液體物質的燃燒熱；不僅限于物質在氧中的燃燒，也可充以其他氣體，如充氯氣研究物質氯化反應的熱效應。【提問與思考】

①什么是燃燒熱？它在化學計算中有何應用？

答：燃燒熱是指在一定壓力、溫度下，某物質完全氧化成相同溫度的指定產物時的焓變。在化學計算中，它可以用來求算化學反應的焓變以及生成焓。

②測量燃燒熱兩個關鍵要求是什么？如何保證達到這兩個要求？

答：A.樣品完全燃燒，所以樣品的量不能太多，壓片不能太緊也不能太松。

B.量熱計完全絕熱，事實上不可能實現，因此需要經過合雷諾校正得到準確的溫差變化。③實驗測量到的溫度差值為何要經過雷諾作圖法校正，還有哪些誤差來源會影響測量的結果？ 答：因為要保證實驗的準確性須保證量熱計完全絕熱，但這是不可能的，系統和環境間或多或少會存在熱交換，因此燃燒前后溫度的變化不能直接用測到的燃燒前后的溫度差來計算，必須經過合理的雷諾校正才能得到準確的溫差變化。其他誤差來源：樣品是否充分燃燒。

④在本實驗中，哪些是系統？哪些是環境？系統和環境間有無熱交換？這些熱交換對實驗結果有何影響？如何校正？

答：盛水桶內部物質及空間為系統，除盛水桶內部物質及空間的熱量計其余部分為環境，系統和環境之間有熱交換，熱交換的存在會影響燃燒熱測定的準確值，可通過雷諾校正曲線校正來減小其影響。

⑤ 固體樣品為什么要壓成片狀？萘和苯甲酸的用量是如何確定的？

答：壓成片狀有利于樣品充分燃燒；萘和苯甲酸的用量太少測定誤差較大，量太多不能充分燃燒，可根據氧彈的體積和內部氧的壓力確定來樣品的最大用量。

⑥ 試分析樣品燃不著、燃不盡的原因有哪些?