1、第一部分：思考題實驗七十一燃燒熱的測定1 .簡述燃燒熱測定的實驗原理。2 .在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應注意哪些事項？3 .測定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定？揮發(fā)性的可燃液體情況又怎樣？4 .在燃燒熱的測定實驗中，標定量熱計熱容后，測定試樣時忘記換鐵桶中的水對實驗有無影響？為何要嚴格控制樣品的稱量范圍？5 .在燃燒熱的測定實驗中，為什么要測真實溫差？怎樣測定？6 .燃燒熱測定實驗成敗的關鍵是什么？怎樣提高點火效率？7 .在氧彈式量熱計中，哪些部件屬于體系？哪些屬于環(huán)境？實驗過程中有無熱損耗？這些熱損耗對實驗結果有何影響？8 .氧彈充氣后，用萬用表檢查兩電極，

2、導電不良應如何處理？9 .在燃燒熱的測定實驗中，哪些因素容易造成誤差？提高本實驗的準確度應該從哪些方面考慮？10 .燃燒熱的定義是什么？恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別及相互關系是什么？11 .在燃燒熱的測定實驗中，所測溫差值為什么要進行雷諾圖的校正。12 .在燃燒熱的測定實驗中，如何用雷諾圖解法校正溫度改變值？13 .在燃燒熱的測定實驗中，直接測量的物理量是什么？用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是Qv還是Qp?14 .測定燃燒熱成敗的關鍵在哪里？點火失敗的可能原因有哪些？15 .在燃燒熱的測定實驗中，使用定量的已知燃燒熱的標準物質苯甲酸做什么？16 .固體樣品為什么要壓成片狀？如何測定液體樣品的燃燒

3、熱？17 .在量熱測定中，還有哪些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？18 .在燃燒熱的測定實驗中，在實驗中是否每次都必須準確量取3000mL水？19 .在燃燒熱的測定實驗中，如何快捷、合理地消除氧彈中氮氣對測量結果的影響？第二部分：參考答案實驗七十一燃燒熱的測定1 .簡述燃燒熱測定的實驗原理。答：1mol的物質完全燃燒時所放出的熱量稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C變?yōu)镃O2（氣），H變?yōu)镠2O（液），S變?yōu)镾O2（氣），N變?yōu)镹2（氣），Cl成為HCl（水溶液），其它元素轉變?yōu)檠趸锘蛴坞x態(tài)。燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定。由熱力學第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱Qv等

4、于內能變化AU,恒壓燃燒熱Qp等于始變化AHo在氧彈式熱量計中測得燃燒熱為般熱化學計算用的值為Qp,兩者可通過下式進行換算:Qv,而(1)式中：M為燃燒反應前后生成物和反應物中氣體的物質的量之差;R為摩爾氣體常數(shù);T為反應熱力學溫度。測量燃燒熱的儀器稱為熱量計。本實驗采用氧彈式熱量計，如圖71-1所示。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（圖71-2）,然后使樣品完全燃燒，放出的熱量傳給Qp=Qv十AnRT盛水桶內的水和氧彈，引起溫度上升。SAW圖71-1恒溫式氧彈量熱計裝置圖71-2氧彈剖面圖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出的熱量使氧彈本身及其周

5、圍的介質（實驗用水）和熱量計有關的附件溫度升高，測量介質在燃燒前后體系溫度的變化值AT,就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關系式如下：mQv+1Q點火絲+qV=（C計+C水m水）ZT（2）式中：Qv為物質的恒容燃燒熱（Jg-1）;m為燃燒物質的質量（g）;Q點火絲為點火絲的燃燒熱（Jg-1）；l為燃燒了的點火絲的質量（g）;q為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱（用0.1mo1/LNaOH滴定生成的硝酸時，每毫升堿相當于5.98J）,V為滴定硝酸耗用的NaOH的體積（mL）;C計為氧彈、水桶、溫度計、攪拌器的熱容（Jk-1）；C水為水的比熱（Jg-1k-1）；m水為水的質量（g）;H為燃燒前后的水

6、溫的變化值（K）。如在實驗過程中，每次的用水量保持一定，把式（2）中的常數(shù)合并，即令k=C計+C水m水則：mQv+lQ點火絲+qV=kAT（3）k為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^用已知燃燒熱的標準物質（如苯甲酸）放在量熱計中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則:k=（mQv+1Q點火絲+qv）/T用同樣的方法把待測物質置于氧彈中燃燒，由溫度的升高和儀器的熱容，即可測定待測物質的恒容燃燒熱Qv,從(1)式計算恒壓燃燒熱Qp。實驗中常忽略qV的影響，因為氧彈中的N2相對于高壓O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而帶來的誤差可能會超過N2本身帶來的誤差，操作中可以采用高壓O2先排除氧彈中的N2,這樣既快捷又準確。先由

7、苯甲酸的理論恒壓燃燒熱根據(jù)公式算出恒容燃燒熱，從而計算出儀器常數(shù)k,然后再測定恒容燃燒熱根據(jù)公式轉換的實際恒壓燃燒熱。2 .在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應注意哪些事項？答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應注意以下幾點：(1)氧氣瓶及其專用工具嚴禁與油脂接觸，操作人員不能穿用沾有各種油脂或油污的工作服、手套以免引起燃燒。(2)氧氣鋼瓶應直立放置要固定，遠離火源，嚴禁陽光暴曬。(3)氧氣減壓閥要專用，安裝時螺扣要上緊。(4)開啟氣瓶時，操作者應站在側面，即不要面對減壓閥出口，以免氣流射傷人體。不許敲打氣瓶如何部位。(5)用完氣后先關閉氣瓶氣門，然后松掉氣體流量螺桿。如果不松掉調節(jié)螺桿，將使彈簧長

8、期壓縮，就會疲勞失靈(6)氣體將用完時，氣瓶中的氣體殘余壓力一般不應小于幾個兆帕/平方厘米，不得用完。(7)氣瓶必須進行定期技術檢驗，有問題時要及時處理，不能帶病運行。(8)請仔細閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說明書，以得到更詳細的介紹。3 .測定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定？揮發(fā)性的可燃液體情況又怎樣？答：均不能直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定，非揮發(fā)性或揮發(fā)性的可燃液體均應化裝入膠囊或玻璃小球內點燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。4 .燃燒熱的測定實驗中，標定量熱計熱容后，測定試樣時忘記換鐵桶中的水對實驗有無影響？為何要嚴格控制樣品的稱量范圍？答：有影響，因為熱容是溫

9、度的函數(shù)，不同溫度下量熱計的熱容嚴格來講不等。樣品質量太少了溫差測量誤差較大，樣品質量太多了，不能保證燃燒完全。5 .在燃燒熱的測定實驗中，為什么要測真實溫差？怎樣測定？答：在燃燒熱的測定實驗中，實驗成功的首要關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本身及其介質，而幾乎不與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換。為了做到這一點，熱量計在設計制造上采取了幾種措施，例如：在熱量計外面設置一個套殼，此套殼有些是恒溫的，有些是絕熱的。因此，熱量計又可分為主要包括恒溫式熱量計和絕熱式熱量計。另外，熱量計壁高度拋光，這是為了減少熱輻射。量熱計和套殼間設置一層擋屏，以減少空氣的對流。但是，熱量

10、的散失仍然無法完全避免，這可以是由于環(huán)境向熱量計輻射熱量而使其溫度升高，也可以是由于熱量計向環(huán)境輻射而使熱量計的溫度降低。因此，燃燒前后溫度的變化值不能直接準確測量，而必須經(jīng)過雷諾（Renolds）溫度校正圖進行校正。具體方法如下。當適量待測物質燃燒后使熱量計中的水溫升高1.5-2.0C。將燃燒前后歷次觀測到的水溫記錄下來，并作圖，連成abcd線（圖71-3）。圖中b點相當于開始燃燒之點，c點為觀測到的最高溫度讀數(shù)點，由于量熱計和外界的熱量交換，曲線ab及cd常常發(fā)生傾斜。取b點所對應的溫度Ti,c點對應的溫度T2,其平均溫度為T,經(jīng)過T點作橫坐標的平等線TO,與折線abcd相交于O點，然后過

11、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AT。如圖71-3所示，EE'表示環(huán)境輻射進來的熱量所造成熱量計溫度的升高，這部分必須扣除；而FF'表示量熱計向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計溫度的降低，因此這部分必須加入。經(jīng)過這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計溫度升高的數(shù)值。圖71-3絕熱較差時的雷諾校正圖圖71-4絕熱良好時的雷諾校正圖有時熱量計的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點不明顯出現(xiàn)，這種情況下AT仍然可以按照同法進行校正（圖71-4）。必須注

12、意，應用這種作圖法進行校正時，量熱計的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大（最好不超過2-3C）,否則會引起誤差。6 .燃燒熱測定實驗成敗的關鍵是什么？怎樣提高點火效率？答：燃燒熱測定實驗成功的首要關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本身及其介質，而幾乎不與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換。壓片不能壓的太緊，點火絲與藥品要接觸良好，不要短路，可提高點火效率。7 .氧彈式量熱計在中，哪些部件屬于體系？哪些屬于環(huán)境？實驗過程中有無熱損耗？這些熱損耗對實驗結果有何影響？答：氧彈熱量計中氧彈、水桶、溫度計、攪拌器、桶中的水屬于體系，除了體系外的其他的部分都是環(huán)境。只要體系和環(huán)境間有溫

13、差就會有熱損耗，當環(huán)境溫度高于體系溫度時，環(huán)境就會向熱量計輻射熱量而使其溫度升高；當體系溫度高于環(huán)境溫度時，熱量計就會向環(huán)境輻射而使熱量計的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準確測量，即直接測量的溫差不是測真實溫差。8 .氧彈充氣后，用萬用表檢查兩電極，導電不良應如何處理？答：把氧彈里面氧氣放掉，打開氧彈蓋，檢查點火絲是否與電極接好，重新裝點火絲。9 .在燃燒熱的測定實驗中，哪些因素容易造成誤差？提高本實驗的準確度應該從哪些方面考慮？答：在燃燒熱的測定實驗中以下因素容易造成誤差：（1）樣品壓片過程中混入污染物、稱重后脫落、造成稱重誤差；（2）如果樣品燃燒后殘留了不易觀測到的試樣殘留物、

14、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；（3）攪拌器功率較大，攪拌器不斷引進的能量形成誤差；（4）熱量計的絕熱性能應該良好，如果存在有熱漏，漏入的熱量造成誤差；（5）數(shù)據(jù)處理中用直接測量的溫差當成真實溫差進行計算；提高本實驗的準確度應該從以下幾方面考慮：（1）待測樣品需干燥，受潮樣品不易燃燒且稱量有誤差；（2）嚴格控制樣品的稱量范圍；（3）壓片機要專用，清潔干凈；（4）將壓片制成的樣品放在干凈的稱量紙上，小心除掉易脫落部分，然后在分析天平上精確稱量；（5）用用雷諾法校法得到真實溫差。10 .燃燒熱的定義是什么？恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別及相互關系是什么？答：燃燒熱的定義定

15、義：1mol的物質完全燃燒時所放出的熱量稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C變?yōu)镃O2（氣），H變?yōu)镠2O（液），S變?yōu)镾O2（氣），N變?yōu)镹2（氣），Cl成為HCl（水溶液），其它元素轉變?yōu)檠趸锘蛴坞x態(tài)。燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定，在恒容條件下測的燃燒熱為恒容燃燒熱Qv,在恒壓條件下測的燃燒熱為恒壓燃燒熱。由熱力學第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱Qv等于內能變化AU,恒壓燃燒熱Qp等于始變化AH。在氧彈式熱量計中測得燃燒熱為Qv,而一般熱化學計算用的值為Qp,兩者可通過下式進行換算：Qp=Qv十AnRT式中："為燃燒反應前后生成物和反應物中氣體的物質的量之

16、差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應熱力學溫度。11 .在燃燒熱的測定實驗中，所測溫差值為什么要進行雷諾圖的校正？答：在燃燒熱的測定實驗中，只要體系和環(huán)境間有溫差就會有熱損耗，當環(huán)境溫度高于體系溫度時，環(huán)境就會向熱量計輻射熱量而使其溫度升高；當體系溫度高于環(huán)境溫度時，熱量計就會向環(huán)境輻射而使熱量計的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準確測量，即直接測量的溫差不是測真實溫差，因此必須經(jīng)過雷諾溫度校正圖進行校正。圖71-3絕熱較差時的雷諾校正圖12 .在燃燒熱的測定實驗中，如何用雷諾圖解法校正溫度改變值圖71-4絕熱良好時的雷諾校正圖答：當適量待測物質燃燒后使熱量計中的水溫升高1.5-2.0Co

17、將燃燒前后歷次觀測到的水溫記錄下來，并作圖，連成abcd線（圖71-3）。圖中b點相當于開始燃燒之點，c點為觀測到的最高溫度讀數(shù)點，由于量熱計和外界的熱量交換，曲線ab及cd常常發(fā)生傾斜。取b點所對應的溫度c點對應的溫度T2,其平均溫度為T,經(jīng)過T點作橫坐標的平等線TO,與折線abcd相交于O點，然后過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AT。如圖71-3所示，EE'表示環(huán)境輻射進來的熱量所造成熱量計溫度的升高，這部分必須扣除；而FF'表示量熱計向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計溫度的降低，因此這部分必須加入。經(jīng)

18、過這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計溫度升高的數(shù)值。有時熱量計的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點不明顯出現(xiàn)，這種情況下AT仍然可以按照同法進行校正（圖71-4）。必須注意，應用這種作圖法進行校正時，量熱計的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大（最好不超過2-3C）,否則會引起誤差。13 .在燃燒熱的測定實驗中，直接測量的物理量是什么？用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是Qv還是Qp?答：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出的熱量使氧彈本身及其周圍的介質（實驗用水）和熱量計有關的附件溫度升高，測量介質在燃燒前后體系溫

19、度的變化值AT,就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關系式如下：mQv+1Q點火絲+qV=（C計+C水m水）T（2）式中：Qv為物質的恒容燃燒熱（Jg-1）;m為燃燒物質的質量（g）;Q點火絲為點火絲的燃燒熱（Jg-1）;1為燃燒了的點火絲的質量（g）;q為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱（用0.1mo1/LNaOH滴定生成的硝酸時，每毫升堿相當于5.98J）,V為滴定硝酸耗用的NaOH的體積（mL）;C計為氧彈、水桶、溫度計、攪拌器的熱容（Jk-1）;C水為水的比熱（Jg-1k-1）;m水為水的質量（g）;H為燃燒前后的水溫的變化值（K）。如在實驗過程中，每次的用水量保持一定，把式（2）中的常數(shù)

20、合并，即令k=C計+C水m水則：mQv+lQ點火絲+qV=kAT（3）k為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^用已知燃燒熱的標準物質（如苯甲酸）放在量熱計中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則：k=（mQv+lQ點火絲+qv）/T（4）在燃燒熱的測定實驗中，直接測量白物理量是燃燒樣品的質量m,燃燒了的點火絲的質量l,滴定硝酸耗用的NaOH的體積V（實驗中常忽略qV的影響，因為氧彈中的N2相對于高壓。2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而帶來的誤差可能會超過N2本身帶來的誤差），介質在燃燒前后體系溫度的變化值AT,儀器常數(shù)ko因為氧彈是一個恒容的容器，所以用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是Qvo14 .測定燃燒熱成敗的關鍵在

21、哪里？點火失敗的可能原因有哪些？答：燃燒熱測定實驗成功的首要關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本身及其介質，而幾乎不與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換。在實驗操作過程中應使樣品的量合適，壓片松緊合適，溫差進行雷諾溫度校正。點火失敗的原因：壓片太緊、燃燒絲陷入藥片內會造成燃不著；點火絲與樣品接觸不好；點火絲碰到燃燒皿壁，點火絲上部分相連，形成短路。15 .在燃燒熱的測定實驗中，使用定量的已知燃燒熱的標準物質苯甲酸做什么？答：令k=m水C水+C計,k為儀器常數(shù)，可以通過用定量的已知燃燒熱的標準物質苯甲酸在熱量計中燃燒，測出燃燒前后溫度的變化，求出k=（mQv+lQ點火絲+qv）/T。16 .固體樣品為