1、大学化学实验 PUniversity Chemistry Experiment(P)， 2018.03.15 0001Article doi: 10.3866/PKU.WHXB2017xxxxx实验一 燃烧热测定摘 要 ： 燃 烧 热 的 测 定 无 论 在 各 个 领 域 的 应 用 都 十 分 广 泛 ， 本 实 验 采 用 体 积 确 定 的 氧 弹 来 测 定 样 品 (苯 甲 酸 、 萘 )的 燃 烧 热 ，利 用 氧 弹 热 量 计 阻 止 系 统 与 外 界 的 热 传 递 ， 将 样 品 在 氧 气 充 足 的 条 件 下 完 全 燃 烧 ， 由 Pt-1000铂 电 阻 温
2、度 计 测 量 温 差 。并 用 无 纸 记 录 仪 记 录 实 验 中 温 度 变 化 ， 最 后 透 过 雷 诺 曲 线 校 正 以 求 出 样 品 的 恒 容 燃 烧 热 及 恒 压 燃 烧 热 ， 并 与 文 献 数 据 相比 较 以 评 估 实 验 误 差 。关 键 词 ： 燃 烧 热 的 测 定 、 恒 容 燃 烧 热 、 氧 弹 式 热 量 计 、 雷 诺 曲 线1 引言燃烧热是重要的热化学数据，可用于计算化合物的生成热、反应热、键能等，同时通过比对物质之间的燃烧热可以判断反应能否进行，进而设定需要的合理的实验途径。因此燃烧热的测定不论在环境的的治理或食品开发、新能源的利用方面有
3、十分显著的意义。实验室测定燃烧热一般采用氧弹热量计测定，在测定方面已有许多研究。黄成 1等即在压片技术、点火丝安装方法和直线加曲线拟合的雷诺温度校正法等三方面进行了改进。在本次实验操作中，采用恒温式氧弹热量计来进行测量，其中面对点火丝容易短路的问题，本实验中采用将点火丝缠成螺旋状置于药片上表面来测定，并配合无纸记录仪自动记录燃烧过程中温度的时变率，并直接将数据传输到计算机中，以减少实言误差。并且未避免漏热影响实验数据的准确性，数据的测量值将用雷诺作图法进行校正。2 实验部分2.1 实 验 原 理1mole 物 质 完 全 燃 烧 产 生 的 热 效 应 称 作 燃 烧热 (cHm)， 燃 烧
4、热 的 测 定 在 各 个 领 域 都 有 着 极 大的 应 用 。 而 理 想 气 体 的 恒 容 燃 烧 热 (Qv)和 恒 压 燃烧 热 (Qp)间 存 在 关 系 式Qp = Qv + nRT (式 1.1)本实验中采取环境恒温室氧弹测量器(图一)及 Pt 铂电阻温度计，通过无纸记录仪自动记录燃烧过程中温度随时间变化的燃烧曲线。本实验用已知燃烧热的苯甲酸标定氧弹式热量气仪器参数(苯甲酸的恒容燃烧热 Qv=-26460J/g)。过程中外桶保持恒温，内外桶间以空气隔热。将内桶、氧弹与测量器件、搅拌器看作绝热系统时可用下式计算物质的燃烧热Qv。QvW + q1x = cT (式 1.2)(q
5、1为铜丝（点火丝）燃烧热 q1=-2510 J g-1)但事实上燃烧后的热量无法全部传给系统，因此考虑了漏热的情况下，本实验采用雷诺温度曲线加以校正。2.2 实 验 仪 器 及 使 用 数 据本 实 验 采 用 氧 弹 式 热 量 计 、 Pt-100 温 度 计 、实 验 数 据 记 录 仪 、 感 量 0.01g 天 平 及 感 量 0.1mg电 子 天 平 、 氧 气 钢 瓶 。 测 量 试 剂 为 十 八 醇 及 苯 甲酸 。实 验 中 透 过 记 录 仪 自 动 记 录 温 度 随 时 间 的 变化 ， 并 传 输 到 计 算 机 中 来 进 行 雷 诺 校 正 ， 计 算 出物 质
6、 的 恒 容 燃 烧 热 QV 及 恒 压 燃 烧 热 Qp。2.3 实 验 步 骤1.压 片 ： 秤 量 0.80.9g 苯 甲 酸 和 0.50.6g十 八 醇 放 于 压 片 机 下 制 成 压 片 ， 并 将 压 片 上 的 粉2 University Chemistry Experiment(P) Vol.34表 2 十 八 醇 固 体 在 标 准 条 件 下 的 燃 烧 焓 2样品 cHsolid kJ*mole-1 测定方法十八醇 -11820. 4 Ccb表 1 实 验 数 据 记 录样品 样品质量/g 烧掉铜丝质量/g T/k十八醇 0.5362 0.0100 1.493苯甲
7、酸 0.8287 0.0088 1.404见附图二、三末 用 刷 子 轻 轻 刷 去 后 放 上 感 量 0.1mg 天 平 秤 量 并记 录 。2.装 样 ： 取 一 根 铜 丝 于 小 铁 棒 上 缠 绕 56 圈 ，并 于 感 量 0.1mg 天 平 上 精 准 秤 量 并 记 录 。 将 点 火丝 榜 上 电 及 两 端 ， 注 意 勿 使 点 火 丝 与 样 品 钵 接 触 ，并 使 点 火 丝 尽 量 靠 近 药 品 (但 不 要 碰 到 药 品 )， 装好 后 用 万 用 电 表 检 查 是 否 接 通 。 若 接 通 则 将 氧 弹扭 紧 密 封 。 并 利 用 充 气 机 在
8、 氧 弹 中 充 入 大 于1.2MPa 的 氧 气 ， 在 此 检 查 电 极 通 路 ， 若 没 问 题 则将 氧 弹 放 入 内 桶 中 央 (已 加 入 3000ml 自 来 水 )。3.样 品 燃 烧 与 温 度 测 量 ： 将 点 火 电 极 连 上 氧弹 再 装 配 好 搅 拌 器 及 铂 温 度 测 量 仪 。 并 启 动 搅 拌马 达 。 待 码 达 运 做 12 分 钟 后 (使 温 度 计 与 系 统同 温 )， 再 打 开 温 度 测 量 仪 ， 待 仪 器 记 录 曲 线 走 直线 约 34 分 钟 后 按 下 点 火 器 ， 此 时 温 度 应 有 大 幅度 上 升
9、 。 待 温 度 不 再 大 幅 度 变 化 ， 并 走 一 段 直 线后 ， 停 止 记 录 ， 并 保 存 数 据 于 计 算 机 中 。4.雷 诺 校 正 ： 于 计 算 机 上 读 出 雷 诺 校 正 所 需的 坐 标 点 ， 并 打 印 数 据 。3 结 果 与 讨 论(实 验 室 温 23.9。 C， 大 气 压 100.90KPa)(1)仪 器 常 数 c 计 算QvW + q1x = cT其中 q1为铜丝（点火丝）燃烧热 q1=-2510 J g-1；苯甲酸的恒容燃烧热 Qv=-26460J/g。带入表一数据，得出，c= -15633.54 J/k(2) 十 八 醇 恒 容 燃
10、 烧 热 Qv 的 计 算将 表 一 数 据 与 c 值 带 入 ， 得 十 八 醇 恒 容 燃 烧热 Qv= -43483.355J/g*270.4937g/mole= -11761.97363 kJ/mole(3) 十 八 醇 恒 压 燃 烧 热 Qp 的 计 算Qp = Qv + nRT已 知 ， C18H38O(s) + O2(g) = CO2(g) + H2O(l) (n=0.5362/ 270.4937=0.001982 mole)则 ， Qp 十 八 醇 = -11757.078 kJ/mole由 文 献 值 计 算 得 到 十 八 醇 的 恒 压 燃 烧 热 测 量偏 差 =（
11、 -11757.078-11820） /11820=0.532%由 此 可 见 ， 实 验 测 量 值 比 文 献 值 小 ， 即 实 验所 测 得 的 释 放 的 热 量 比 文 献 报 道 要 小 ， 说 明 漏 热对 系 统 有 一 定 的 影 响 ， 主 要 测 量 误 差 可 能 包 括 以下 三 个 方 面 ： （ 1） 系 统 未 完 全 密 封 ， 可 能 使 热 量 散 失 ；（ 2） 制 作 压 片 时 可 能 有 未 扫 除 的 粉 末 黏 附 ， 并 在充 气 时 被 冲 散 导 致 实 验 值 偏 小 ； （ 3） 两 次 实 验 所 使 用 的 水 量 不 一 样
12、。 第 二 次 实 验(苯 甲 酸 )所 用 的 水 量 可 能 比 第 一 次 少 (十 八 醇 )， 导致 仪 器 常 数 变 大 ， 从 而 使 测 量 值 偏 小 。（ 4） 实 验 的 有 机 样 品 可 能 因 未 妥 散 保 存 及 取 用 不当 的 缘 故 结 构 发 生 改 变 ， 因 而 与 前 人 所 测 定 的 实验 值 不 同 。如 需 再 次 进 行 平 行 实 验 应 注 意 以 下 几 点 ： (1)压 片 秤 量 前 应 先 将 粉 末 多 扫 几 次 ， 以 防 粘 黏 (尤 其十 八 醇 容 易 粘 黏 )； (2)替 换 氧 弹 时 应 尽 量 使 水
13、滴尽 ， 再 取 出 ， 或 重 新 量 取 同 样 的 水 来 进 行 实 验 。4 结 论透 过 本 次 实 验 ， 我 们 可 以 对 物 理 化 学 实 验 有一 个 大 致 的 理 解 ， 并 学 习 到 燃 烧 热 的 测 定 中 的 各项 操 作 ， 然 而 操 作 的 部 份 还 有 待 改 进 ， 减 小 误 差 。另 外 本 次 实 验 耗 时 较 久 ， 主 要 是 应 未 未 事 先 检 查温 度 记 录 仪 ， 而 一 直 以 为 是 铜 丝 装 配 的 问 题 ， 应反 思 ， 在 实 验 遇 到 瓶 颈 时 应 先 静 下 心 来 由 各 个 方向 来 评 估 实
14、 验 可 能 遇 到 的 问 题 ， 而 不 是 急 匆 匆 的重 复 实 验 。 但 这 次 实 验 也 让 我 学 到 很 多 ， 因 未 重复 了 多 次 的 实 验 让 我 对 实 验 操 作 更 为 熟 练 ， 也 看到 了 自 己 操 作 及 思 维 上 的 问 题 ， 对 以 后 的 实 验 十分 有 帮 助 。University Chemistry Experiment(P) 3References(1) 黄成, 彭敬东. 燃烧热测定实验技术的改进 J. 西南师范大学学报( 自然科学版), 2013, 38(5):169-172.(2) Freeman, B.; Bagby, M.O., Heats of combustion of fatty esters and triglycerides, J. Am. Oil Chem. Soc., 1989, 66, 1601-1605.
