11. 在燃烧热的测定实验中，所测温差值为什么要进行雷诺图的校正？
答：因为热量的散失无法完全避免，这可以是由于环境向热量计辐射热量而使其温度升高，也可以是由于热量计向环境辐射而使热量计的温度降低，因此，燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过雷诺温度校正图进行校正。
12. 在燃烧热的测定实验中，如何用雷诺图解法校正温度改变值?
图中H点意味着燃烧开始,热传入介质; D点为观察到的最高温度值;从相当于室温的J点作水平线交于曲线于I,过I作垂线ab，再将FH线和GD线延长交ab线于A,C两点，其间得温度差值即为经过校正的△T。图中AA`为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间△t1内，由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温，故应于扣除。CC`为室温升高到最高点D这一段时间△t2内，热量计向环境的热漏造成的温度降低，计算的必须考虑在内。
13. 在燃烧热的测定实验中，直接测量的物理量是什么?用氧弹式量热计所测得的燃烧热是Qv还是Qp?
答：因为氧弹是一个恒容的容器，所以直接测量的物理量是Qv.，用氧弹式量热计所测得的燃烧热是Qv。
14. 测定燃烧热成败的关键在哪里?点火失败的可能原因有哪些?
答：本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。点火失败的原因：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；点火丝与样品接触不好；点火丝碰到燃烧皿壁，点火丝上部分相连，形成短路。
15. 在燃烧热的测定实验中，使用定量的已知燃烧热的标准物质苯甲酸做什么?
答：令k=m水C水+C计, k为仪器常数，可以通过用定量的已知燃烧热的标准物质苯甲酸在热量计中燃烧，测出燃烧前后温度的变化，则k=（mQv+lQ点火丝+qv）/△T。
16. 固体样品为什么要压成片状?如何测定液体样品的燃烧热?
答：压成片状有利于样品充分燃烧。以药用胶囊作为样品管，并用内径比胶囊外径大0.5～1.0mm的薄壁软玻璃管套住，装样示意如图所示。胶囊的平均燃烧热热值应预先标定以便扣除。
17. 在量热测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？
答：实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温差测量值的影响可用雷诺温度校正图校正。
18. 在燃烧热的测定实验中，在实验中是否每次都必须准确量取3000 mL水？
答：必须准确量取3000ml水。因为水量的变化，使苯甲酸的水当量和测定样品水当量没有严格保持一致，会产生很大的实验误差。
19. 在燃烧热的测定实验中，如何快捷、合理地消除氧弹中氮气对测量结果的影响？
答：在氧弹中加入10ml的蒸馏水。N2的氧化会产生热效应，生成NO、NO2等，NO+NO2+H2O=HNO2，而后利用NaOH溶液对其滴定，以扣除N2燃烧引起的放热。
20. 在燃烧热的测定实验中，实验中哪些因素容易造成误差？提高本实验的准确度应该从哪些方面考虑？
答：（1）实验仪器本身存在的不可避免的系统误差。
（2）拿取氧弹时，水量的变化，使苯甲酸的水当量和测定样品水当量没有严格保持一致。
（3）内桶中的水温与恒温夹套中的水温在调节过程中受环境影响导致相差过大。
（4）药品在空气中吸水或挥发引起的质量变化。
（5）样品称量后中途移动过程中有部分损失。
21.在本实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这些热交换对实验结果有何影响？如何校正？
答：盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。
书后思考题
（1）在量热测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？
答：实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温差测量值的影响可用雷诺温度校正图校正。
（2）如何测定挥发性液体样品的燃烧热？
答：采用药用胶囊装取液体试液装入氧弹进行测量。（计算时扣除胶囊的燃烧热）
采用脱脂棉吸附液体试样方法。(计算时扣除脱脂棉的燃烧热)
（3）在实验中是否每次都必须准确量取 3000 mL水？
答：必须准确量取3000ml水。因为水量的变化，使苯甲酸的水当量和测定样品水当量没有严格保持一致，会产生很大的实验误差。
（4）如何快捷、合理地消除氧弹中氮气对测量结果的影响？
答：在氧弹中加入10ml的蒸馏水。N2的氧化会产生热效应，生成NO、NO2等，NO+NO2+H2O=HNO2，而后利用NaOH溶液对其滴定，以扣除N2燃烧引起的放热。
（5）实验中哪些因素容易造成误差？提高本实验的准确度应该从哪些方面考虑？
答：（1）实验仪器本身存在的不可避免的系统误差。
（2）拿取氧弹时，水量的变化，使苯甲酸的水当量和测定样品水当量没有严格保持一致。
（3）内桶中的水温与恒温夹套中的水温在调节过程中受环境影响导致相差过大。
（4）药品在空气中吸水或挥发引起的质量变化。
（5）样品称量后中途移动过程中有部分损失。
第二篇：燃烧热的测定
燃烧热的测定
姓名： 学号： 班级：（同组实验者：）
实验日期：提交报告日期：
实验助教：
1 引言
1.1 实验目的
1.熟悉弹式量热计的原理、构造及使用方法。
2.明确恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
3.掌握温差测量的实验原理和技术。
4.学会用雷诺图解法校正温度改变值。
1.2 实验原理[1]
在一定温度及压力下，1mol物质完全燃烧时的定压反应热，称为该物质在此温度下的摩尔燃烧热，记?c?m。通常，完全燃烧指C→CO2(g)，H2→H2O(l)，S→SO2(g)，氮、卤素、银等元素变为游离状态。上述条件下??=??，?c?m即该物质燃烧反应的等压热效应??。
实际测量中，燃烧反应在恒容条件下进行(如在弹式量热计中进行)，这样直接测得的是反应的恒容热效应??(即?c?m)。若反应系统中的气体均为理想气体，??和??的关系为
??=??+????
式中：?为反应温度，K；??为反应前后产物与反应物中气体的物质的量差；?为摩尔气体常数。 故通过实验测得??值，根据上式就可计算出??，即燃烧热的值。测量热效应的仪器称量热计，一般测量燃烧热用弹式量热计。本实验所用量热计和氧弹结构如图1、图2。实验过程中外水套保持恒温，内水桶与外水套之间以空气隔热；同时，还对内水桶的外表面进行了电抛光。内水桶连同其中的氧弹、测温器件、搅拌器和水近似构成一个绝热体系。
弹式量热计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧释放的能量使氧弹及其周围的介质和量热计有关附件的温度升高。测量介质在燃烧前后的变化值，可求算样品的恒容燃烧热。
??=???????棉线??棉线???点火线??点火线 r?
式中：?为待测物质量，kg；?r为待测物的摩尔质量，kg/mol；?为仪器常数，kJ/℃(本实验中单位为kJ/mV)；??为样品燃烧前后量热计温度的变化值；??棉线、??点火线分别为棉线和点火丝的恒容燃烧热(－16736kJ/kg和－3243kJ/kg)；?棉线、?点火线分别为棉线和点火丝的质量，kg。
先燃烧已知燃烧热的物质(如苯甲酸)，标定仪器常数?，再燃烧未知物质，可由上式计算出未知物的恒容摩尔燃烧热，进而计算出摩尔燃烧热。
2 实验操作
2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图
弹式量热计1套：2000mL容量瓶1个、1000mL容量瓶1个、水盆1个（容量大于3000mL）、压片机，镍丝，棉线，万用表，分析天平，剪刀，氧气瓶及减压阀公用；微机、计算机接口。
萘(AR)，苯甲酸(AR)。
装置图见下页图1、图2。
2.2 实验条件
温度：19.4 ℃；湿度：56%；大气压：101.12 kPa。
2.3 实验操作步骤及方法要点
1
1.仪器常数的测定
(1)样品准备
取8cm镍丝和10cm棉线各一根，分别在分析天平上准确称量。
称量0.8g左右的苯甲酸，在压片机上压成片状，取出药片并轻轻去掉粘附在药片上的粉末，用称好的棉线捆绑在药片上，固定好。将镍丝穿入棉线，在分析天平上准确称量。
将苯甲酸片上的镍丝固定在氧弹的两根电极上，如图3，用万用表检查是否通路。确认通路后旋紧弹盖，通入1.0MPa氧气。再检查一次是否通路，然后将氧弹放入内水桶，接上点火电极。
(2)仪器准备
打开量热计电源，开动搅拌，将温度传感器置于外水套中，观察温度显示。待
温度稳定后，记下温度。
用水盆接取自来水(大于3000mL)，将温度传感器放入水盆中，不断搅动，通
过加入凉水或热水调节水温，使温度低于外水套0.7℃左右(水倒入内桶后水会升温，
实际操作过程中可适当调节使更低，如0.8 ℃)。准确量取3000mL，倒入内桶，盖
上桶盖。
(3) 燃烧测量
将传感器放入内桶并开始搅拌，打开计算机，运行“数据采集程序”。点击“开
始”，开始记录体系温度。体系稳定后(所记录温度信号不波动)，再记录约2 min，
点火。体系温度迅速上升，趋于稳定后，再记录约5 min左右。取出温度传感器放
入外水套中，记录外水套温度约2 min左右。点击“完成”、“存盘”保存数据。
切断量热计电源，取出氧弹，放出其中气体。打开氧弹，检查样品是否燃烧完全。若燃烧完全，将剩余镍丝取下称量(注意去除顶端熔融小球，这类小球可轻易去除)；若未燃烧完全则应重新测量。
2. 未知物测量
取0.6 g左右的萘，按上述步骤进行，注意记录最后稳定时外水套水温。
3. 数据处理
打开数据处理程序，点击“燃烧焓测定”。按“打开”调出燃烧曲线，移动光标选择适当位置，作雷诺校正，计算出峰高??。标定物和未知物曲线均处理完后，将相关数据填入数据栏，按“数据处理”，即可得被测物样品的燃烧热（不准确，需要另行处理）。
4. 整理仪器
2
3 结果与讨论
3.1 原始实验数据
实验数据如下表1，并由计算机获得电压随时间变化的数据。
萘测量结束后的外水套水温为21.400 ℃。
表1 苯甲酸和萘的实验结果
测量物质
药品称量质量/g
棉线质量/g
燃烧前镍丝质量/g
药片、棉线、镍丝总质量/g
燃烧后镍丝质量/g
苯甲酸 0.8023 0.0205 0.0504 0.7747 0.0434 萘 0.5961 0.0185 0.0512 0.6624 0.0473 1. 仪器常数的测定
利用origin软件，由实验所记录的电压、时间数据可作出苯甲酸的电压-时间曲线，并作雷诺校正，如图4，直线1、2、3为校正直线。
从图中可读出：A点电压478.0 mV，B点电压443.9 mV，C点电压363.5 mV。
苯甲酸燃烧的反应方程式为(101.325 kPa，298.15 K下)
15O g →7CO2 g +3H2O l ，?c?m=?3226.0 kJ/mol 2
则苯甲酸的298.15 K下的恒容燃烧热
??=???????=?3224.8 kJ/mol C6H5COOH s +
由
??=???????棉线??棉线???点火线??点火线 r?
??=????
?
=
114.5 mV
近似的认为??值与温度无关，求得仪器常数
3
?=?166.74 J/mV
2. 萘燃烧热的测定
利用origin软件，作出苯甲酸的电压-时间曲线，并作雷诺校正，如图5，直线1、2、3为校正直线。
图中可读出：D点电压538.5 mV，E点电压452.2 mV，F点电压393.7 mV。
由
??=???????棉线??棉线???点火线??点火线 r?
??=?D??F=144.8 mV
可计算出萘的恒容燃烧热
??=?5151.4 kJ/mol
萘燃烧的反应方程式为
C10H8 s +12O2 g →10CO2 g +4H2O l
?=21.400+273.15=294.55 K
则实验条件下的恒压燃烧热
??=??+????=?5156.3 kJ/mol
或
??=?40230 kJ/kg
给出101.325 kPa，298.15 K条件下萘的燃烧热
?c?m=?5153.9 kJ/mol
计算出绝对误差为?2.4 kJ/mol，相对误差为0.05%，误差极小。
3.3 讨论分析
1. 实验中应注意水温的调节，由于水倒入内桶后水会升温，调节时时中可将水温控制在0.8 ℃，但不能过低，否则对实验曲线有影响，实验曲线最后的平台部分最好处于中间位置，这样误差较小。测量苯甲酸时所的曲线就略差一些，水温调节的过低。
2. 在计算过程中我们忽略了温度对燃烧热的影响，若精确考虑需要利用Kirchhoff公式进行校正：
4
?r?m ?2 =?r?m ?1 + ?r??,md?
?1?2
式中：?r??,m表示发生1 mol 反应时所引起的热容变化，即产物与反应物的热容差。
计算时，需要先将苯甲酸的燃烧焓值校正到实验温度下，在标定仪器常数，计算出实验温度下萘的燃烧热后再用上式校正到298.15 K下，再与标准值作比较。
3. 实验中可能的误差来源有：缠棉线和镍丝时药品可能出现掉落、损失；称量时镍丝顶端熔融小球是否去除；充氧气时药品的损失或线路的短路和断路等。
4 结论
用已知苯甲酸测量标定的仪器常数为?=?166.74 J/mV，进而测得萘的燃烧热为?5156.3 kJ/mol，与标准值?c?m=?5153.9 kJ/mol相比，绝对误差为?2.4 kJ/mol，相对误差为0.05%。
5 参考文献
[1] 贺德华，麻英，张连庆.《基础物理化学实验》.北京：高等教育出版社，2008.21-28.
6 附录
思考题
1.本实验中如何考虑系统与环境？系统与环境通过哪些途径进行热交换？这些热交换对结果影响怎样？如何校正？
答：系统是量热器内筒，即内水桶连同其中的氧弹、测温器件、搅拌器和水，它们近似构成一个绝热体系；环境为内筒之外的空间。系统与环境通过热辐射、热传导进行热交换，损失一部分热量。
在标定仪器常数时，由于认为不存在热交换，实际测量的电压差值偏小，即仪器常数测量的大小将偏大，测量的燃烧热大小偏小。实验中采用雷诺图解法校正。
2.使用氧气应注意那些问题？
答：(1)尽可能远离热源；
(2)在使用时特别注意在手上、工具上、钢瓶和周围不能占有油脂。扳子上的油可用酒精洗去，待干后再使用，以防爆炸和燃烧；
(3)氧气瓶应与应氧气表一齐使用，不能随便用在其他钢瓶上；
(4)开阀门及调压时，人不要站在钢瓶出气口，头不要在瓶头之上，而应在侧面；
(5)开氧气瓶总阀之前，必须检查氧气表调节阀门是否处于关闭。不要在调节阀处于打开状态时，突然打开气瓶总阀。
(6)钢瓶内压力在10个大气压以下则不能再用，应当灌气。
3.搅拌过快或过慢有何影响？
答：搅拌过快会加快热量散失，使得燃烧热测量大小结果偏低。搅拌过慢又不利于反应热量的扩散，体系内部温度不均匀，影响结果准确性。
4.氧弹中含有氮气，燃烧后生成HNO3。对结果有何影响？如何校正？
答：在氧弹内，N2和O2化合生成硝酸，并溶进水中，这些作用都会引起体系温度的升高，使燃烧热测量大小结果偏大。为了精确测量，应当在装氧弹时加1mL的蒸馏水于氧弹中，燃烧后将弹体用蒸馏水清洗，用0.1 mol/L的NaOH溶液滴定。每毫升的NaOH滴定液相当于5.99 J的热量，计算热量大小时减去之即可。
5.如果反应完后，剩余镍丝丢失，可不可以忽略，为什么？
答：镍丝的燃烧热大小比样品的燃烧热小10倍以上，而镍丝的质量相对于样品质量又极小，基本可忽略。
5