用氧弹量热计测定碳酸钙的分解.doc

1、用氧弹量热计测定碳酸钙的分解摘 要：探讨了利用氧弹量热计测定固体物质分解的方法，准确称取一定量的固体样品和基准物质，均匀混合后压片，放入氧弹量热计燃烧，记录燃烧前后时间和氧弹量热计温度变化数据。采用雷诺温度校正曲线法，求出样品燃烧前后系统温度的变化值，用盖斯定律计算出固体物质的分解。通过测定碳酸钙的分解，结果的相对误差为 2. 74%，在允许的误差范围内，且方法简单，重现性好，准确度高，说明用此方法测定固体物质的分解是可行和可靠的。 关键词：碳酸钙 分解 氧弹量热计 用氧弹量热计测定可燃物的热值，在生产中有一定的实用性，不仅可以测定有机物，也可用于煤炭、建筑材料等热值的测定，它们都是利用可燃物

2、燃烧放出的热量引起量热计温度的变化值计算出可燃物的热值14。固体物质的分解是吸热反应，用氧弹量热计测定吸热反应的热值，很少见文献报道。本文探讨了用氧弹量热计测定固体分解的方法，结果表明，用氧弹量热计测定固体分解是可行和可靠的。 1、 实验部分 1.1 试剂与仪器 苯甲酸、碳酸钙均为分析纯。 GR3500 氧弹式量热计； 2DW1A 数字温差测量仪；氧气钢瓶；压片机；万用表；燃烧丝；移液管（10 mL） ；容量瓶（1000 mL） 。 1.2 实验原理 用氧弹量热计测定燃烧热时，基准物质燃烧是放热反应，固体物质分解是吸热反应，如果将燃烧的基准物质和需要测定的固体物质均匀混合，利用基准物质燃烧时放

3、出的热来供给固体物质分解所需吸收的热，使被测固体物质完全分解，通过测定混合系统的焓值，用盖斯定律计算出固体物质的分解。本实验用苯甲酸作基准物质，碳酸钙为被测固体物质。 1.2. 1 热容的计算 用基准物质测定氧弹量热计的热容 C： C=m0QV， 0+mfQfT0 （1）式中 m0基准物质苯甲酸的质量， g； QV， 0基准物质苯甲酸的等容燃烧热， -26. 460 kJ/g； T0燃烧前后温度变化值； mf燃烧丝失重， g； Qf燃烧丝燃烧热， -6. 695 kJ/g。 1. 2. 2 样品测定 测定公式如下： mMQV+m0QV， 0+mfQf=CT m样品中碳酸钙质量， g； M碳酸钙

4、摩尔质量， 122. 2 g/mo；l QV碳酸钙的等容燃烧热， kJ/mo；l m0样品中基准物质苯甲酸的质量， g； mf样品测定时燃烧丝的失重， g； T样品燃烧前后温度的变化值。 由于量热计与环境热交换无法避免，因此通常对温差测量值的影响是采用雷诺温度校正曲线法，求出样品燃烧前后系统温度的变化值。从相当于室温的 T 点作横坐标的并行线 TO，与温度时间曲线相交于 O 点，然后过 O 点作垂直线AB，此线与 ab 线和 cd 线的延长交于 E、F 两点，则 E 点和 F 点所表示的温度差即为欲求温度的升高值T。可求出碳酸钙的等容燃烧热 QV。而 Qp=QV+RTBvB BvB碳酸钙反应前

5、后气体物质的量 变化值， g； T测定时环境温度，K； R通用气体常数， 8. 314 J/molk。分解：rHm=Qp 1.3 实验方法 1. 3. 1 用基准物质苯甲酸测定氧弹量热计的热容 C 其测定方法为：将氧弹内的坩埚洗净、干燥并在分析天平上准确称量，取 15 cm 燃烧丝放于坩埚中，再于分析天平上准确称量，计算出燃烧丝的准确质量；在托盘天平上称取苯甲酸 0. 8 g，把燃烧丝中间绕一小圈放在苯甲酸中，用压片机压片，将压成片的苯甲酸样品放于坩埚中，再于分析天平上准确称量，计算出苯甲酸的准确质量；将盛有苯甲酸样品的坩埚放在氧弹金属杆的环上，把燃烧丝的两端分别连接在氧弹的两极。用移液管吸取

6、 10mL 蒸馏水，放入氧弹圆筒内，将氧弹装好，拧紧弹盖。由进气管缓缓向氧弹中充入 2MPa 的氧气，然后用万用表检查氧弹的两极是否为通路。若仍为通路，将氧弹放入干燥的量热容器（即内筒）中；若线路不通，要放掉氧气，重新装好燃烧丝，再充氧气；用容量瓶取 4000 mL蒸馏水倒入外筒中，取 3000 mL 蒸馏水倒入内筒中。调节外筒水温比内筒水温高 1左右，将点火插头插在氧弹电极上。装好搅拌器，将数字温差测量仪探头插入内筒水中，注意不要与内筒或弹壁相碰，盖上盖子；检查控制箱开关，将振动、点火开关置于振动档上。打开总电源开关和搅拌开关，将记时开关置于 0， 5 分档上（使每隔 0. 5 min 报时

7、 1 次）。每隔 0. 5 min 读取温度一次，读取 10 次后将振动、点火开关置于点火档，旋转点火电源旋纽，加大点火电流，当温度显示明显升温时，把点火电源旋纽关小。仍每隔 0. 5 min 读取温度一次，当温度升至最高点后，再记录 10 次，停止实验。取出氧弹，打开氧弹出气口放气，旋出氧弹盖，检查样品燃烧结果。若发现氧弹内筒中有烟黑或未燃尽的样品微粒，则该次实验失败，需重做；称量剩余燃烧丝的质量，计算燃烧丝失重，倒去内筒中的水，用水冲洗氧弹及坩埚，再将其擦干待用。 1. 3. 2 混合样品的测定 1. 3. 2. 1 混合样制备 分别将苯甲酸和碳酸钙研细，用分析天平称取苯甲酸 10. 00

8、42 g、碳酸钙 2. 5757 g，将两种药品充分混合得到混合样。混合样中碳酸钙质量分数为 20. 47%。1. 3. 2. 2 混合样测定 称取 1 g 混合样代替苯甲酸进行压片，重复上述实验过程。 2、 结果与讨论 2.1 结果分析 18下样品测定的基本参数、为基准物质和混合样品的测定数据和处理结果。 2.2 混合样品中基准物质的质量 为保证被测定样品分解完全，通过多次实验研究，混合样品中基准物质的质量应大于被测定样品质量的 4倍。 2.3 内筒的水温调节 在燃烧第二个样品时，必须再次调节内筒水温，由于燃烧前后体系温度变化在 1左右，因此内筒的水温应低于环境温度1左右，否则测定结果误差较

9、大。 2.4 样品 测定所用的基准物质和被测固体物质都应有较高的纯度，不低于分析纯级。 2.5 测定结果的误差分析 由于实验通过测定内筒内水温的变化来衡量反应的热效应，测定时样品的质量误差和内筒中水的质量误差会引起测定结果的误差。另外，样品的混合程度、充氧量、压片的松紧程度、测定前后环境温度的变化等因素都会对测定结果产生影响。经过多次实验，只要实验过程认真仔细，测定结果均在允许误差范围内。 结论：通过对碳酸钙的分解测定，结果表明，准确称取一定量的固体样品和基准物质，均匀混合后压片，放入氧弹量热计中燃烧，利用基准物质燃烧时放出的热来供给固体物质分解所需吸收的热，使被测固体物质完全分解，记录燃烧前后时间和氧弹量热计温度变化数据，采用雷诺温度校正曲线法，求出样品燃烧前后系统温度的变化值，用盖斯定律计算出固体物质的分解，此方法测定固体物质的分解是可行的，且对仪器的要求不高，成本低，方法简单，容易掌握，重现性好，准确度高。碳酸钙的分解测定结果的相对误差为 2. 74%。