..①檢驗多功能控制器數(shù)顯讀數(shù)是否穩(wěn)定。熟習(xí)壓片和氧彈裝樣操作,量熱計安裝注意探頭不得碰彎,溫度與溫差的切換功能鍵鈕,報時及燈閃爍提示功能等。②干燥恒重苯甲酸<0.9~1.2g>和萘<0.6~0.8g>壓片,注意緊實度,分析天平稱樣。③容量瓶量取3000mL水,調(diào)節(jié)水溫低于室溫1K。④量取兩根10厘米點火絲,中段在原珠筆蕊上繞幾圈。燃燒絲縛緊使接觸電阻盡可能小。氧彈充氧注意小動作緩緩旋開減壓閥。⑤氧彈內(nèi)預(yù)滴10mL水,促產(chǎn)物凝聚成硝酸?！?實驗關(guān)鍵：點火成功、試樣完全燃燒是實驗成敗關(guān)鍵,可以考慮以下幾項技術(shù)措施：①試樣應(yīng)進行磨細、烘干、干燥器恒重等前處理,潮濕樣品不易燃燒且有誤差。壓片緊實度：一般硬到表面有較細密的光潔度,棱角無粗粒,使能燃燒又不至于引起爆炸性燃燒殘剩黑糊等狀。②點火絲與電極接觸電阻要盡可能小,注意電極松動和鐵絲碰杯短路問題。③充足氧<2MPa>并保證氧彈不漏氧,保證充分燃燒。燃燒不完全,還時常形成灰白相間如散棉絮狀。④注意點火前才將二電極插上氧彈再按點火鈕,否則因儀器未設(shè)互鎖功能,極易發(fā)生〔按攪拌鈕或置0時誤點火,樣品先已燃燒的事故。<2>氧彈內(nèi)預(yù)滴幾滴水,使氧彈為水汽飽和,燃燒后氣態(tài)水易凝結(jié)為液態(tài)水。試樣在氧彈中燃燒產(chǎn)生的壓力可達14MPa,長期使用,可能引起彈壁的腐蝕,減少其強度。故氧彈應(yīng)定期進行20MPa水壓檢查,每年一次。氧彈、量熱容器、攪拌器等,在使用完畢后,應(yīng)用干布擦去水跡,保持表面清潔干燥。恒溫外套〔即外筒內(nèi)的水,應(yīng)采用軟水。長期不使用時應(yīng)將水倒掉。氧彈以及氧氣通過的各個部件,各聯(lián)接部分不允許有油污,更不允許使用潤滑油,在必須潤滑時,可用少量的甘油。<3>儀器應(yīng)置放在不受陽光直射的單獨一間試驗室內(nèi)進行工作。室內(nèi)溫度和濕度應(yīng)盡可能變化小。最適宜的溫度是205℃。每次測定時室溫變化不得大于1℃。因此。室內(nèi)禁止使用各種熱源,如電爐、火爐、暖氣等。<4>如用貝克曼溫度計,其調(diào)節(jié)可以歸納為倒立連接、設(shè)定溫度、正立震斷和校驗四步,注意別讓水銀過多地流向彎曲貯管,導(dǎo)致因水銀重而在正立時,玻管擴張?zhí)帓觳蛔　Ｒ步^不允許放在電爐上烤等驟冷驟熱情況出現(xiàn)。在精密的測量中,應(yīng)進行貝克曼溫度計的校正。改進后的本實驗普遍采用熱敏電阻溫度計、鉑電阻溫度計或者熱電堆等,相應(yīng)配以電橋、指示mV值,實際已轉(zhuǎn)換為溫度<數(shù)顯溫度計>的儀器,能自動記錄溫度,精密度可達104~105K。國產(chǎn)型號為半自動HR—15A<B>數(shù)顯微機型或WHR—15全自動微機型氧彈式熱量計。進入了全面啟用電腦處理數(shù)據(jù)的新時代?！?苯甲酸和萘燃燒產(chǎn)物的熱容差別因為產(chǎn)物量小而儀器熱容的基數(shù)相對較大而可以忽略。〔6量熱方法和儀器多種多樣,可參閱復(fù)旦大學(xué)物理化學(xué)實驗教材。量熱法廣泛用來測量各種反應(yīng)熱如相變熱等。本實驗裝置除可用作測定各種有機物質(zhì)、燃料、谷物等固體、液體物質(zhì)的燃燒熱外,還可以研究物質(zhì)在充入其它氣體時反應(yīng)熱效應(yīng)的變化情況。1、把苯甲酸在壓片機上壓成圓片時,壓得太緊,點火時不易全部燃燒；壓得太松,樣品容易脫落；要壓得恰到好處。2、將壓片制成的樣品放在干凈的濾紙上,小心除掉有污染和易脫落部分,然后在分析天平上精確稱量.混入污染物、稱重后脫落、造成稱重誤差；3、安裝熱量計時,插入精密電子溫差測量儀上的測溫探頭,注意既不要和氧彈接觸,又不要和內(nèi)筒壁接觸,使導(dǎo)線從蓋孔中出來,接觸了對測溫造成誤差；4、測量初期、主期、末期,溫度的觀測和記錄準確度；5、停止實驗后,從熱量計中取出氧彈,取下氧彈蓋,氧彈中如有煙黑或未燃盡的試樣殘余,試驗失敗,應(yīng)重做.如果殘留了不易觀測到的試樣殘留物、而又把它當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；6、數(shù)據(jù)處理中,用雷諾法校正溫差,觀測燃燒前后的一系列水溫和時間的觀測值誤差,造成校正曲線的不準確；從開始燃燒到溫度上升至室溫這一段時間△t1內(nèi),由環(huán)境輻射和攪拌引進的能量所造成的升溫,故應(yīng)予扣除。由室溫升到最高點這一段時間△t2內(nèi),熱量計向環(huán)境的熱漏造成的溫度降低,計算時必須考慮在內(nèi)?？鄢缓线m會造成誤差；7、熱量計的絕熱性能應(yīng)該良好,但如果存在有熱漏,漏入的熱量造成誤差；攪拌器功率較大,攪拌器不斷引進的能量形成誤差；實驗一燃燒熱的測定一、目的1.通過測定萘的燃燒熱,掌握有關(guān)熱化學(xué)實驗的一般知識和技術(shù)。2.明確燃燒熱的定義,了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的區(qū)別。3.了解量熱計中主要部分的作用,掌握氧彈量熱計的實驗技術(shù)。4.學(xué)會雷諾圖解法校正溫度改變值。二、基本原理燃燒熱是指1摩爾物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量,在恒容條件下測得的燃燒熱為恒容燃燒熱〔Qv,恒容燃燒熱等于這個過程的內(nèi)能變化〔ΔU。在恒壓條件下測得的燃燒熱稱為恒壓燃燒熱〔Qp,恒壓燃燒熱等于這個過程的熱焓變化〔ΔH若把參加反應(yīng)的氣體和反應(yīng)生成的氣體作為理想氣體處理,則存在下列關(guān)系式<1>式中為生成物和反應(yīng)物氣體的摩爾數(shù)之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)前后的絕對溫度〔可取反應(yīng)前后溫度的平均值計算QP。若測得某物質(zhì)恒容燃燒熱或恒壓燃燒熱中的任何一個,就可根據(jù)〔Ⅱ-1-1式計算另一個數(shù)據(jù)。須指出,化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)〔包括燃燒熱通常是用恒壓熱效應(yīng)〔ΔH來表示的。BνΣ在盛有定量水的容器中,放入內(nèi)裝有一定量的樣品和氧氣的密閉氧彈,然后使樣品完全燃燒,放出的熱量傳給水及儀器,引起溫度上升。通過測定燃燒前后卡計〔包括氧彈周圍介質(zhì)溫度的變化值ΔT,就可以求出該樣品的燃燒熱。其關(guān)系如下：熱容量的求法是用已知燃燒熱標準物質(zhì)〔如苯甲酸,它的恒容燃燒熱Qw卡v=26434J·g-1來標定,將其放在量熱計中燃燒,測其始、末溫度,按<2式求。一般因每次的水量相同。故可再次通過〔2式確定蔗糖的Qw卡v。在較精確的實驗中,輻射熱,鐵絲的燃燒熱添加物的燃燒熱等都應(yīng)予以考慮。三、儀器與藥品量熱儀、氧氣鋼瓶、充氧儀、壓片機、萬用表、精密天平各一臺〔套；電子臺稱一臺,苯甲酸〔A.R.；萘〔A.R.；蔗糖〔A.R.,棉線若干。四、實驗步驟1．熱容量〔w卡的測定〔1壓片前先檢查壓片用鋼模,若發(fā)現(xiàn)鋼模有鐵銹油污或塵土等,必須擦凈后,才能進行壓片,用天平稱取約0.8g苯甲酸,從模具的上面倒入已稱好的苯甲酸樣品,徐徐旋緊壓片機的螺桿,直到將樣品壓成片狀為止。抽出模底的托板,再繼續(xù)向下壓,使模底和樣品一起脫落,將此樣品表面的碎屑除去；另取一段棉線〔實驗室已準備好,在精密天平上分別準確稱量記錄好數(shù)據(jù),即可供燃燒熱測定用?！?擰開氧彈蓋,將氧彈內(nèi)壁擦凈,特別是電極下端的不銹鋼接線柱更應(yīng)擦干凈,用萬用表歐姆檔檢查兩電極是否通路,若通路,將稱好的棉線繞加熱絲兩圈后放入坩鍋底部,然后將制好的樣品片壓在棉線上,旋緊彈蓋再用萬用表檢查兩電極之間是否通路,若通路則可充氧進行測量。使用高壓鋼瓶時必須嚴格遵守操作規(guī)則。將氧彈放在充氧儀臺架上,拉動板手充入氧氣〔1.5MPa。氧彈結(jié)構(gòu)見圖II-1-1。充好氧氣后,再用萬用表檢查兩電極間是否通路,若通路將氧彈放入量熱計內(nèi)筒。量熱計結(jié)構(gòu)參見圖II-1-2。用電子臺稱準確稱量內(nèi)筒及適量水的總重量〔水量以剛好覆蓋氧彈上蓋為宜。將氧彈放入量熱計內(nèi)桶,接好電極,蓋上蓋子,打開攪拌開關(guān)。微機操作程序見表II-1-1圖1氧彈的構(gòu)造2氧彈卡計示意圖1—厚壁圓筒；2—彈蓋；3—螺帽；1—溫度夾套；2—擋板；3—盛水桶；4—進氣孔；5—排氣空；6—電極；7—燃燒皿；4—溫度傳感器；5—氧彈8—電極〔同時也是進氣管；9—火焰遮板實驗完畢,取出氧彈,放出余氣,旋開氧彈蓋,檢查樣品燃燒的結(jié)果。若彈中沒有什么燃燒殘渣,表示燃燒完全,若留有黑色殘渣表示燃燒不完全,實驗失敗應(yīng)重做。用水沖洗氧彈及坩鍋,用紗布擦干,待用。2．蔗糖物燃燒熱Qv的測定準確稱取1.2000g蔗糖代替苯甲酸重復(fù)上述實驗?！?將儀器安裝好后,開始讀點火前最初階段的溫度,每隔一分鐘讀一次,讀10個間隔,讀數(shù)完畢,立即按下點火按鈕,點火指示燈熄滅表示點火成功〔如不著火可適當增大電流,重新點火,在將點火按鈕搬回原位置,然后每半分鐘讀一次溫度讀數(shù),至溫度開始平穩(wěn)后,每隔一分鐘再讀取最后階段的10次讀數(shù),便可停止實驗。溫度上升很快階段的溫度讀數(shù)可較粗略,最初階段和最后階段則需精密到0.002℃。點火完后注意關(guān)閉點火開關(guān),以免下次實驗時自動提前點火?！?停止實驗后關(guān)閉攪拌器,先取下溫度計,再打開量熱計蓋,取出氧彈將其拭干,打開放氣閥門緩緩放氣。放完氣后,擰開彈蓋,檢查燃燒是否完全．若彈內(nèi)有炭黑或未燃燒的試樣時,則應(yīng)認為實驗失敗。若燃燒完全,量取燃燒后剩下的引火絲,并用少量蒸餾水洗滌氧彈內(nèi)壁,最后倒去桶中的水,用毛巾擦干全部設(shè)備,以等進行下一次實驗。五、數(shù)據(jù)處理1．用雷諾圖解法求出苯甲酸、蔗糖、萘燃燒前后的溫度差ΔT。2．求出蔗糖和萘的恒壓燃燒熱?！灿嬎銦崃繒r需減去引火絲和棉線的燃燒放出的熱量六、思考題1．說明恒容熱效應(yīng)〔Qv和恒壓熱效應(yīng)〔Qp的相互關(guān)系。2．在這個實驗中,哪些是體系,哪些是環(huán)境？實驗過程中有無熱損耗？這些熱損耗對實驗結(jié)果有何影響？3．加入內(nèi)筒中水的溫度為什么要選擇比外筒水溫低？低多少為合適？為什么？4．實驗中,哪些因素容易造成誤差？如果要提高實驗的準確度應(yīng)從哪幾方面考慮？七、討論1．在精確測量中,點火絲的燃燒熱和氧氣中含氮雜質(zhì)的氧化所產(chǎn)生的熱效應(yīng)等都應(yīng)從總熱量中扣除。前者可將點火絲在實驗前稱重,燃燒后小心取下,用稀鹽酸浸洗,再用水洗凈、吹干后稱重,求出燃燒過程中失重的量〔燃燒絲的熱值為6695J·g-1。后者可用0.1mol·L-1NaOH溶液滴定洗滌氧彈內(nèi)壁的蒸餾水〔在燃燒前先在氧彈中加入0.5mL水,每毫升0.1mol·L-1NaOH溶液相當于5.983J〔放熱,從而可計算出氧氣中含氮雜質(zhì)氧化所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。2．用雷諾圖〔溫度~時間曲線,確定實驗中的ΔT。如圖3所示。圖中b點相當于開始燃燒的點,c為觀察到的最高點的溫度讀數(shù),作相當于環(huán)境溫度的平行線T~O,于T~t線相交于O點,過O點作垂直線AB,此線與ab線和cd線的延長線交于E、F兩點,則E點和F點所表示的溫度差即為欲求溫度的升高值ΔT。圖中EE＇為開始燃燒到溫度升至環(huán)境溫度這一段時間Δt1內(nèi),因環(huán)境輻射和攪拌引起的能量造成量熱計溫度的升高,必須扣除。FF＇為溫度由環(huán)境溫度升到最高溫度c這一段時間Δt2內(nèi),量熱計向環(huán)境輻射出能量而造成的溫度降低,故需添上,由此可見E、F兩點的溫度差較客觀地表示了樣品燃燒后,使量熱計溫度升高的值。圖3雷諾較正圖有時量熱計絕熱情況良好,熱漏小,但由于攪拌不斷引進少量能量,使燃燒后最高點不出現(xiàn),如圖3〔乙所示,這時ΔT仍可按相同原理校正。3．對其他熱效應(yīng)的測量〔如溶解熱,中和熱,化學(xué)反應(yīng)熱等可用普通杜瓦瓶作為量熱計。也是用已知熱效應(yīng)的反應(yīng)物先求出量熱計的水當量,然后對未知熱效應(yīng)的反應(yīng)進行測定。對于吸熱反應(yīng)可用電熱補償法直接求出反應(yīng)熱效應(yīng)。八、參考文獻1.傅獻彩,沈文霞,姚天楊.物理化學(xué).第四版.北京：高等教育出版社,19902.孫爾康,徐維清,邱金恒.物理化學(xué)實驗.XX：XX大學(xué)出版社,19973.北京大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)教研室.物理化學(xué)實驗.修訂本.北京:北京大學(xué)出版社,19854.羅澄源等編.物理化學(xué)實驗.第二版.北京:高等教育出版社,1984實驗一燃燒熱的測定摘要彈式量熱計,由M.Berthelot[1][2]于1881年率先報導(dǎo),時稱伯塞洛特<Berthlotbomb>氧彈。目的是測U、H等熱力學(xué)性質(zhì)。絕熱量熱法,1905年由Richards提出。后由Daniels[3]等人的發(fā)展最終被采用。初時通過電加熱外筒維持絕熱,并使用光電池自動完成控制外套溫度跟蹤反應(yīng)溫升進程,達到絕熱的目的?，F(xiàn)代實驗除了在此基礎(chǔ)上發(fā)展絕熱法外,進而用先進科技設(shè)計半自動、自動的夾套恒溫式量熱計,測定物質(zhì)的燃燒熱,配以微機處理打印結(jié)果。利用雷諾圖解法或奔特公式計算熱量計熱交換校正值T。使經(jīng)典而古老的量熱法煥發(fā)青春。恒容燃燒熱氣體總計量系數(shù)：恒壓燃燒熱水的質(zhì)量和比熱樣品摩爾質(zhì)量樣品質(zhì)量樣品燃燒升溫值鐵絲燃燒熱及長度水當量熱量計水當量1mol物質(zhì)完全氧化時的反應(yīng)熱稱為燃燒熱,燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的終點產(chǎn)物CO2恒容燃燒熱氣體總計量系數(shù)：恒壓燃燒熱水的質(zhì)量和比熱樣品摩爾質(zhì)量樣品質(zhì)量樣品燃燒升溫值鐵絲燃燒熱及長度水當量熱量計水當量公式：Qp=QV+nRT<2.1.1>求水當量CJ及萘的燃燒熱QV<2.1.2>第一次燃燒,以苯甲酸作為基準物,求水當量CJ〔熱量計熱容,單位為JK1。第二次燃燒,測被測物質(zhì)萘的恒容燃燒熱QV,利用〔2.1.1式再求算Qp。兩次升溫值都利用雷諾校正圖求T值。或用奔特公式校正T：末期溫度速度初期溫度速度末期溫度速度初期溫度速度在主期中溫度上升不小于0.3℃在主期中溫度上升不小于0.3℃的間隔數(shù)＋第1間隔<不管其是否小于0.3℃>_在主期中溫度上升小于0.3℃的間隔數(shù)>關(guān)鍵詞：燃燒熱氧彈式熱量計水當量誤差傳遞2.儀器與試劑氧彈熱量計1套氧氣鋼瓶1只壓片機1臺容量瓶2000mL1個萬用表1個燒杯〔1000mL2000mL各1只專用燃燒絲<中間繞幾圈成電爐絲狀>10~15cmHR—15B多功能控制箱1臺可與微機連接并打印輸出苯甲酸〔AR1.0~1.2克萘〔AR0.6~0.8克均壓成片狀。經(jīng)典式:貝克曼溫度計現(xiàn)代式:鉑電阻＋電橋代替貝克曼溫度計新式氧彈與壓片機半自動:熱敏電阻探頭,數(shù)顯型或微機型外夾套恒溫式。全自動式：鉑電阻傳感,WZR－1微電腦精密快速自動熱量計,自動數(shù)據(jù)處理。樣品片金屬小杯電極螺紋連接不銹鋼蓋和杯體充放氣口進氣管兼電極圖2.1.2全自動及半自動式單頭氧彈圖樣品片金屬小杯電極螺紋連接不銹鋼蓋和杯體充放氣口進氣管兼電極圖2.1.2全自動及半自動式單頭氧彈圖點火插孔時間間隔數(shù)圖2.1.1量熱計圖溫度傳感探頭環(huán)境水夾套盛水內(nèi)桶氧彈內(nèi)攪拌器定位圈點火插頭HR—15B多功能控制箱1分半分點火00.00000溫度/切換攪拌XX長興高教儀器設(shè)備公司1分半分復(fù)位攪拌點火預(yù)習(xí)與提問什么是燃燒熱？其終極產(chǎn)物是什么？實驗測儀器常數(shù)采用什么樣的辦法？水當量是什么含義？氧彈式熱量計測燃燒熱的簡單原理？主要測量誤差是什么？如何求Qp？為什么說高精度的燃燒熱數(shù)據(jù)較之生成熱數(shù)據(jù)更顯得必要？操作注意準備工作：=1\*GB3①檢驗多功能控制器數(shù)顯讀數(shù)是否穩(wěn)定。熟習(xí)壓片和氧彈裝樣操作,量熱計安裝注意探頭不得碰彎,溫度與溫差的切換功能鍵鈕,報時及燈閃爍提示功能等。=2\*GB3②干燥恒重苯甲酸<0.9~1.2g>和萘<0.6~0.8g>壓片,注意緊實度,分析天平稱樣。=3\*GB3③容量瓶量取3000mL水,調(diào)節(jié)水溫低于室溫1K。=4\*GB3④量取兩根10厘米點火絲,中段在原珠筆蕊上繞幾圈。燃燒絲縛緊使接觸電阻盡可能小。氧彈充氧注意小動作緩緩旋開減壓閥。=5\*GB3⑤氧彈內(nèi)預(yù)滴10mL水,促產(chǎn)物凝聚成硝酸。=1\*GB3①=1\*GB3①壓苯甲酸片、萘片后,稱樣、繞點火絲成螺旋狀。=2\*GB3②量3000mL水入內(nèi)筒,多功能控制箱切換溫度檔測水溫、外夾套水溫和室溫。準備縛鐵絲不碰杯,接于兩電極良好,放藥片靠近自繞的鐵絲螺圈。氧彈裝樣縛鐵絲不碰杯,接于兩電極良好,放藥片靠近自繞的鐵絲螺圈。氧彈裝樣氧彈內(nèi)預(yù)注10mL氧彈內(nèi)預(yù)注10mL餾水。緩旋減壓閥充氧2MPa大氣壓后復(fù)驗氧彈電阻,放水中不冒氣泡。漏氣則需查明原因。充氧啟蓋前拔出探頭,氧彈入量熱容器內(nèi)筒水中時不碰攪拌棒。3000mL啟蓋前拔出探頭,氧彈入量熱容器內(nèi)筒水中時不碰攪拌棒。3000mL水淹至氧彈進氣閥螺帽高度的2/3處。按密度校正重量。熱量計安裝初期記溫度：1次/30初期記溫度：1次/30s測溫探頭插入內(nèi)筒,觸摸攪拌鍵,數(shù)顯置零。聽控制箱報時讀1測溫探頭插入內(nèi)筒,觸摸攪拌鍵,數(shù)顯置零。聽控制箱報時讀10個基線溫度數(shù)據(jù),至0.001C精度。主期點火,記上升溫度：1次/30s主期點火,記上升溫度：1次/30s氧彈接上點火二電極。觸摸點火開關(guān),讀溫升值,直到溫度達最高折點,主期結(jié)束。氧彈接上點火二電極。觸摸點火開關(guān),讀溫升值,直到溫度達最高折點,主期結(jié)束。讀數(shù)目的與初期同,讀8個數(shù)據(jù)以明確溫度回落基線作雷諾校正圖的走勢。做第二個樣品時需換內(nèi)筒水。重測環(huán)境和水溫。讀數(shù)目的與初期同,讀8個數(shù)據(jù)以明確溫度回落基線作雷諾校正圖的走勢。做第二個樣品時需換內(nèi)筒水。重測環(huán)境和水溫。末期記溫度：1次/min熱容量準確測定完畢,取出氧彈,用放氣帽緩緩放氣1分鐘,量出未燃盡的引火線長度,計算實際消耗量。用熱容量準確測定完畢,取出氧彈,用放氣帽緩緩放氣1分鐘,量出未燃盡的引火線長度,計算實際消耗量。用150~200mL蒸餾水洗氧彈,得硝酸液量。盛燒杯加蓋煮沸5分鐘,加2滴酚酞,以0.1M氫氧化鈉液滴至粉紅色。實驗結(jié)束,擦凈氧彈內(nèi)外表面及彈蓋。整理熱量計。NN基準試樣宜準確測定？基準試樣宜準確測定？YY雷諾圖求T雷諾圖求T值,利用式〔2.1.1、〔2.1.2求QV和Qp值。數(shù)據(jù)處理5．數(shù)據(jù)處理<1>列表環(huán)境溫度：13.85℃體系水溫：12.73℃樣品苯甲酸萘稱量樣品+紙1.0771紙0.11160.9655點火絲10cm殘絲6cm樣品+紙0.9993紙0.11270.8866點火絲10cm殘絲7cm初期時間0.511.522.5溫度0.0000.0010.0020.0020.003時間33.544.55溫度0.0030.0040.0040.0050.006時間0.511.522.5溫度0.0000.0010.0010.0020.003時間33.544.55溫度0.0030.0040.0040.0060.007主期5.566.577.580.1930.5491.3931.4501.5571.6048.599.51010.5111.6221.6381.7141.7201.7221.7235.566.577.580.4041.1691.8202.0312.2082.2768.599.51010.5112.3442.3802.3832.3862.3882.389末期11.51212.5131.7231.7211.7191.71613.51414.5151.7131.7091.7051.70011.51212.5132.3892.3882.3872.38613.51414.5152.3852.3842.3822.380<2><2>圖象T萘=2.433C萘246810121416t/min圖2.1.3雷諾校正圖2.4002.0001.6001.2000.8000.4000.000注：在同一張圖上處理二曲線時,為求坐標統(tǒng)一,將其中一曲線起點適當升高。圖中,萘起點升高0.200℃。室溫=13.85CT苯甲酸=1.728C苯甲酸〔3計算M苯甲酸=122.12M萘=128.11=1\*GB3①求卡計水當量CJ〔JK1=2\*GB3②求萘的恒容燃燒熱=3\*GB3③求萘的恒壓燃燒熱n=2QP=QV+nRT=5194+<2>8.324298/1000=5189kJmol1K1=4\*GB3④誤差估算<4>誤差分析與結(jié)果要求誤差分析參閱前述《誤差與數(shù)據(jù)處理》部分,實驗要求萘的燃燒熱測定誤差QP,實與文獻值QP,標=5153.85kJmol1的誤差小于3%。根據(jù)廠家提供的技術(shù)指標：儀器重復(fù)性誤差小于0.2%。熱容量重復(fù)性誤差40JK1。量熱計熱容量15000JK1。氧彈密封性充氧3.5MPa。根據(jù)實驗誤差的分析,主要直接測量誤差是溫度的測量,約占3/4；稱樣與量水誤差相當；量鐵絲誤差只占全部直接測量誤差的1%；還有氧氣中殘剩氮氣,在電火花和高溫下生成硝酸的放熱效應(yīng)：2N2<g>+5O2<g>+2H2O<l>4HNO3<l>可以用蒸餾水洗滌氧彈內(nèi)壁后用0.1M的NaOH溶液滴定,每mL相當于6J<1.43卡>?？偀嶂蹬c燃燒絲放熱量相當。而所有直接測量誤差總量不超過1%。所以實驗的主要誤差來自絕熱條件不夠引起的熱輻射即熱泄漏問題。理想的熱量計應(yīng)做到量熱系統(tǒng)與作為環(huán)境的=1\*GB3①外夾套水同步升溫；=2\*GB3②攪拌熱的修正問題。改進后的精密彈式量熱計。重復(fù)性測量誤差通常能達到小于0.1%,一些與現(xiàn)代電子技術(shù)相關(guān)的完全自動化的熱量測定儀器已經(jīng)進入實驗室。不過為了考慮實驗原理的教學(xué)需要而有時反而更青睞半自動儀器。6.點評〔1實驗關(guān)鍵：點火成功、試樣完全燃燒是實驗成敗關(guān)鍵,可以考慮以下幾項技術(shù)措施：=1\*GB3①試樣應(yīng)進行磨細、烘干、干燥器恒重等前處理,潮濕樣品不易燃燒且有誤差。壓片緊實度：一般硬到表面有較細密的光潔度,棱角無粗粒,使能燃燒又不至于引起爆炸性燃燒殘剩黑糊等狀。=2\*GB3②點火絲與電極接觸電阻要盡可能小,注意電極松動和鐵絲碰杯短路問題。=3\*GB3③充足氧<2MPa>并保證氧彈不漏氧,保證充分燃燒。燃燒不完全,還時常形成灰白相間如散棉絮狀。=4\*GB3④注意點火前才將二電極插上氧彈再按點火鈕,否則因儀器未設(shè)互鎖功能,極易發(fā)生〔按攪拌鈕或置0時誤點火,樣品先已燃燒的事故。<2>氧彈內(nèi)預(yù)滴幾滴水,使氧彈為水汽飽和,燃燒后氣態(tài)水易凝結(jié)為液態(tài)水。試樣在氧彈中燃燒產(chǎn)生的壓力可達14MPa,長期使用,可能引起彈壁的腐蝕,減少其強度。故氧彈應(yīng)定期進行20MPa水壓檢查,每年一次。氧彈、量熱容器、攪拌器等,在使用完畢后,應(yīng)用干布擦去水跡,保持表面清潔干燥。恒溫外套〔即外筒內(nèi)的水,應(yīng)采用軟水。長期不使用時應(yīng)將水倒掉。氧彈以及氧氣通過的各個部件,各聯(lián)接部分不允許有油污,更不允許使用潤滑油,在必須潤滑時,可用少量的甘油。<3>儀器應(yīng)置放在不受陽光直射的單獨一間試驗室內(nèi)進行工作。室內(nèi)溫度和濕度應(yīng)盡可能變化小。最適宜的溫度是205℃。每次測定時室溫變化不得大于1℃。因此。室內(nèi)禁止使用各種熱源,如電爐、火爐、暖氣等。<4>如用貝克曼溫度計,其調(diào)節(jié)可以歸納為倒立連接、設(shè)定溫度、正立震斷和校驗四步,注意別讓水銀過多地流向彎曲貯管,導(dǎo)致因水銀重而在正立時,玻管擴張?zhí)帓觳蛔　Ｒ步^不允許放在電爐上烤等驟冷驟熱情況出現(xiàn)。在精密的測量中,應(yīng)進行貝克曼溫度計的校正。改進后的本實驗普遍采用熱敏電阻溫度計、鉑電阻溫度計或者熱電堆等,相應(yīng)配以電橋、指示mV值,實際已轉(zhuǎn)換為溫度<數(shù)顯溫度計>的儀器,能自動記錄溫度,精密度可達104~105K。國產(chǎn)型號為半自動HR—15A<B>數(shù)顯微機型或WHR—15全自動微機型氧彈式熱量計。進入了全面啟用電腦處理數(shù)據(jù)的新時代?！?苯甲酸和萘燃燒產(chǎn)物的熱容差別因為產(chǎn)物量小而儀器熱容的基數(shù)相對較大而可以忽略?！?量熱方法和儀器多種多樣,可參閱復(fù)旦大學(xué)物理化學(xué)實驗教材。量熱法廣泛用來測量各種反應(yīng)熱如相變熱等。本實驗裝置除可用作測定各種有機物質(zhì)、燃料、谷物等固體、液體物質(zhì)的燃燒熱外,還可以研究物質(zhì)在充入其它氣體時反應(yīng)熱效應(yīng)的變化情況。7．解題研習(xí)〔1如何利用萘的燃燒熱數(shù)據(jù)計算萘的標準生成熱？解應(yīng)是：〔S+12O2〔g=10CO2<g>+4H2O<l>fH萘〔2實驗中,如何劃分體系和環(huán)境？是怎樣進行熱交換的？解體系：據(jù)吸熱＝放熱的2.1.2式分析,氧彈、內(nèi)筒<包括沉沒在水中的一截攪拌棒>和水。環(huán)境：夾套中水和攪拌器產(chǎn)生的攪拌熱。本法屬于普通環(huán)境恒溫式量熱計。熱交換是實驗引進的主要誤差,水溫低于室溫的前期,環(huán)境向體系放熱引進正偏差〔體系升溫；高于室溫后,環(huán)境吸收體系的熱量引進負偏差,所以用雷諾校正圖進行適當?shù)纳郎夭钪敌Ｕ??！?如何測定液態(tài)物質(zhì)如煤油、松節(jié)油類的發(fā)熱量？解通常采用小玻璃管或藥片膠囊封裝。包裝物的燃燒熱也要注意扣除?！?起始內(nèi)筒水的溫度,為什么選擇比環(huán)境低1K左右？解實驗本希望在盡可能接近絕熱的條件下進行。根據(jù)稱樣量范圍,升溫變化應(yīng)在1.5~2度之間,所以選擇起始水溫低于環(huán)境1度左右,以減少因未采用絕熱式熱量計而引起的熱輻射誤差。<5>何謂熱量計水當量？其單位是什么？解體系中除水以外熱量計的總熱容,用相當于多少克水的熱容來定義,設(shè)燃燒產(chǎn)生的熱為Q,則Q=M〔w+w/mol,M為水的分子量,w+w即水與熱量計的質(zhì)量<g>,水當量就是熱量計每升高1攝氏度所需的熱量。水當量用基準物質(zhì)<優(yōu)質(zhì)純的苯甲酸>來標定,具有實驗常用的測儀器常數(shù)的意義。其單位是JK1或kJK1,是標準的二級狀態(tài)函數(shù)單位。這與水的質(zhì)比熱容C水的意義和單位都是不同的。<6>試述作為性質(zhì)函數(shù)的熱容在狀態(tài)函數(shù)定位陣中的定位和作用？解dZi==<XY>=XHY=<YdZi==<XY>=XHY=<YX>H=[xj*]{yj}=[x1*x2*…xn*]=0從而得到的公式即下面式中的中段等式,顯示能量一級函數(shù)的二階偏導(dǎo)均為小于零的值。位能曲線呈現(xiàn)凸形。而S與T間便形成"偶極自導(dǎo)"。與另