热分析实验报告范文

2022-06-15

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第一篇：热分析实验报告范文

燃烧热实验报告

燃烧热的测定

摘要

本实验中借助氧弹式量热计，在测定标准物质苯甲酸的燃烧热的基础上，先求算出了所用仪器的量热计热容，再以此为基础测定了蔗糖的恒容燃烧热。文章末尾对实验中的误差和雷诺校正方法的合理性进行了讨论。

实验步骤(修正) 1. 取消硝酸滴定过程

2. 先向量热器内加入2000mL去离子水，放入氧弹后再加入1000mL去离子水。 3. 实验过程中，在开始时恒温段每30s记录一个数据，维持5min;之后使用电极点火燃烧，燃烧过程中每15s记录一个数据，直至温度升高并恒定;温度升高并恒定后再次恢复至每30s记录一个数据。

数据记录及处理

1. 样品质量的测量：

表1 样品质量测定

样品苯甲酸 m粗/g

m线/g

mNi/g m总/g m剩/g 1.2142

0.0158 0.0146 0.6245 0.0094 蔗糖 1.0404

0.0169 0.0163 0.9292 0.0078

2、水当量的测定：

表2 苯甲酸T-t数据表

t/s T/℃ 435 0.879 450 0.924 465 0.956 480 0.982 495 1.002 510 1.019 525 1.032

(失误漏记) 540

555 1.052 570 1.06 585 1.067 600 1.072 615 1.077 630 1.081 645 1.084 660 1.086 675 1.089 690 1.091 t/s 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 345 360 375 390 405 420 T/℃ 0 0.001 0.001 0.001 0.002 0.001 0.001 0.001 0.002 0.002 0.001 点火 0.007 0.079 0.325 0.571 0.725 0.815 t/s 705 720 735 750 765 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080

T/℃ 1.092 1.093 1.095 1.096 1.096 1.097 1.098 1.098 1.098 1.098 1.098 1.097 1.097 1.097 1.097 1.097

3、蔗糖燃烧热的测定：

表3 蔗糖T-t数据表

t/s T/℃

405 0.799 420 0.860 435 0.898 450 0.924 465 0.944 480 0.960 495 0.971 510 0.980 525 0.988 540 0.995 555 1.001 t/s 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 T/℃ 0 0 0 -0.001 -0.001 -0.001 -0.001 -0.002 -0.001 -0.001 -0.001 t/s

645 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 T/℃ 1.02 1.022 1.024 1.026 1.027 1.028 1.029 1.029 1.029 1.029 1.029 330 点火 570 345 0.023 585 360 0.257 600 375 0.529 615 390 0.712 630

4、苯甲酸燃烧T-t数据作图(雷诺校正)

1.005 1.009 1.013 1.016 1.018 960 990 1020

1.028 1.028 1.028

H1.000CD0.800E0.600T/C°0.4000.2000.000A0200BG4006008001000由雷诺校正图可知，升温△T=1.098K，t=409.8s

5、蔗糖燃烧T-t数据作图(雷诺校正)

t/s

1.200H1.0000.800E0.6000.4000.2000.000CDT/C°A0200BG4006008001000由雷诺校正图可知，升温△T=1.030K，t=391.3s

6.水当量的计算

(1) 引燃用镍丝的校正：

t/s

mNi0.01460.00940.0052g

qNiQvNimNi3243kJ/g0.0052g17J (2) 棉线的校正：

q棉Qv棉m棉16736kJ/g0.0158g264J (3) 量热计常数的计算：苯甲酸燃烧反应式：C7H6O2(s)+对于气体产物而言n=-0.5 已知苯甲酸恒压热容为：Qp26460J/g 则QvQp15O2(g)=7CO2(g)+3H2O(l)2

nRT0.58.314289.452646026450(J/g) M122.125燃烧物质质量G0.61100.01460.01580.5806g

qq棉qNi26417281J

认为体系中已经将氮气排尽从而忽略由于形成硝酸造成的误差，计算可得

WQvGq264500.5941281DC水=3000.00.99887914.18182036(J/K)T1.098

7、计算蔗糖的恒容燃烧热Qv和恒压燃烧热Qp (1)引燃用镍丝的校正：

mNi0.01630.00780.0085g qNiQvNimNi32430.008528J

(2) 棉线的校正：

q棉Qv棉m棉167360.0169283J (3) 蔗糖恒容燃烧热：

Qv已知W2036J/K

(WDC水)TqG

D3000.00.99887912996.6g

qq棉qNi28328311J

G0.92920.01690.01630.9060g

Qv(20362996.64.1818)1.0303111.640104(J/g)

0.8960(4) 蔗糖的恒压溶解热：

由方程：C12H22O11(s)12O2(g)12CO2(g)11H2O(l)，可知n0 于是QpQv

误差分析 nRTQv1.640104(J/g) M由查阅文献可知，蔗糖燃烧热为-16490(J/g)。相对偏差

1649016400100%0.6%16490

实验值与理论值较为接近。

e1. 定量误差分析 (1) 质量称量误差

以万分天平计，称量误差为0.0002g，镍丝质量为差值法得到，误差应为0.0004g。

镍丝燃烧误差：

QvNi3243mNi0.00041.2(J/K)T1.098(刻意多保留一位有效数字) Q3243QvvNimNi0.00041.4(J/g)G0.9060W棉线燃烧误差:

167360.00023.0(J/K)T1.098(刻意多保留一位有效数字)

Q16736Qvv棉m棉0.00023.7(J/g)G0.9060Wm棉Qv棉

Qv26450G0.000615(J/K)T1.030燃烧物称量误差：

Q26450QvvG0.000627(J/g)G0.5806W累计加和来看，

W19100%0.93%W2036

Qv32100%0.20%Qv16400由此分析，称量本身系统误差对最终结果造成影响较小。

值得一提的是，在实验过程中称量结束至燃烧过程中，需使用棉线及镍丝固定待测物;这一过程中难免会有待测物压片散块造成质量偏差。这是实验中非常重要的一个误差来源，其质量偏差将会线性传递至最终误差里。

在实际操作中，为了减少这类误差;可以在结束后将栓系绳子的工作放于一称量纸上完成，将待测物固定完成后再称量纸上洒落样品。从而弥补由于样品易散造成的误差。

(2) 水的体积测量造成的误差

为便于讨论，假设两次使用2000mL及1000mL容量瓶会累计造成5mL误差(认为容量瓶本身存在千分之一误差，再考虑挂壁、溅出等影响)

WC水水V4.18180.998871521(J/K)QvC水水TG 4.18180.9988711.030V524(J/g)0.9060W21100%1.03%W2036

Qv24100%0.146%Qv16400由此可见，加入水量的误差在极大估计条件下(5mL)也不会对最终结果造成太大影响。

(3) 温度波动造成的误差

在实验的非加热段，由数据显示温度波动为0.01K，则

QvGq264501.0881304(T)0.01132(J/K)T21.9822

WDC水20362996.64.1818Qv(T)0.01163(J/g)G0.8960WW132100%6.50%W2036

Qv163100%0.994%Qv16400本实验中，由温度波动0.01K即可对最终结果造成1%误差，由此可见温度波动是实验误差的另一主要因素。因此，采用雷诺校正是很有必要的。

(4)是否进行酸校正的定量分析：

假设氧弹内容积为1L(偏大估计)，即含有790mL氮气。本实验中反复冲入氧气至1MP再放气至常压，重复三次除去氮气。则剩余氮气量可计算为790*0.13=0.79mL 换算为物质的量n(氮气)=0.033mmol

151N2(g)+O2(g)+H20==HNO3(l)242H59800 J /molUHnRT598001.758.314(273.1516.4)55587J/mol

由氮气产生的热效应Q55587J/mol*0.033mmol1.8J

此数值仅与镍丝称量误差带来的影响大致相同，对于整个实验体系可以忽略不计。因此本实验省略酸校正分析是合理的。

2.定性误差分析 (1)热容值变化的讨论

理论上，热容随温度变化而变化;因此c=c(T)并非一个常量。在本实验中，通过计算水当量表征仪器的吸热效应，同时控制燃烧标准物质和待测物质时体系上升大致相同的温度。同时，体系整体温度上升幅度并不大(1.1℃左右)，因此粗略地认为热容随温度变化幅度可忽略是合理的。

(2)待测物质量

本实验定量分析过程中可发现，待测物质量大小对最终的误差有很大影响。在实验过程第一次压片过程中，由于操作并不熟练，压制得到的苯甲酸固体质量偏小;仅仅0.6g，计算发现由此导致的系统误差是较大的。因此，在蔗糖燃烧实验中改进了压片手法，增加了待测物质量，分析得到的系统误差显著下降。

实验操作讨论

在实验过程中，我认为有如下操作值得反思和注意 (1)压片操作

如果压片过松，则所得药片的强度较差，不宜成型，遇到外部振动或者在移动过程中会出现碎裂、散落现象。如果压片过紧，则压片器容易卡主，在取出样品过程中可能又会造成样品的损坏。

相较而言，苯甲酸标准物质颗粒较小，分布均匀，较为容易压片。而蔗糖晶体必须充分研磨成细末状再进行压片才会相对容易。 (2)固定压片的操作

将压片与点火器件稳定固定在氧弹中是本实验中最难的操作。首先需要明确，镍丝的作用是产生火花引燃体系，棉线的作用是将镍丝与待测物空间上固定在一起，同时起到引燃的作用。讲义上指出可以将镍丝压入样品内，但在本实验中受限于设备限制，以下操作更为合理：压出的样品用棉线固定捆住，同时棉线本身提供镍丝的固定支撑点，令镍丝穿过细线并环绕住压片。

同时在固定操作中，建议在下方放置称量纸。以便于收集散落的待测物，称量后校正得到正确的燃烧物质量。

(3)对于氧弹的清洁操作

两次测定之间除了需要擦净量热桶内壁、氧弹外壁的水分外，还需要将氧弹内筒仔细擦干净，除去上一次燃烧过程中产生的水，减少误差。

结论

本实验通过在氧弹式量热计中燃烧苯甲酸，通过使用雷诺校正，计算出水当量的方法作为基准，求得了蔗糖的恒压(恒容)燃烧热为1.640*104J/g。之后通过定量、定性误差分析，讨论了实验过程中应当特别注意的细节。

思考题

1. 雷诺图解法的本质和适用范围

在量热实验中，量热计与周围环境的热交换无法完全避免，对温差测量值的影响可用雷诺(Renolds) 温度校正图校正。

1.200H1.0000.800E0.6000.4000.2000.000CDT/C°A0200BG400600800 1000t/s如图所示，图中B点意味着燃烧开始，热传入介质;HG为线延长并交温度曲线于E点，其间的温度差值即为经过校正的。E点认为是环境均衡温度。图中(G-A)为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间内，由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温，故应予扣除。同理(H-C)由室温升高到最高点这一段时间内，热量计向环境的热漏造成的温度波动，计算时必须考虑在内。故可认为，HG两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。

在量热实验中，如果无法保证体系完全与外界隔绝热交换，则需要用雷诺校正法扣除环境影响。同时在某些情况下，量热计的绝热性能良好，但搅拌器功率较大，可能由于搅拌造成温度波动，也需要用雷诺校正减小误差。

总之，雷诺校正的目的是使实验中温差变化能客观反映仅仅由燃烧产热而不受环境影响的结果。 2. 标准物质苯甲酸的恒压燃烧热Qp=-26460J/g，恒容燃烧热为多少?

见实验部分数据呈现及处理。 3. 搅拌过快或过慢有何影响?

搅拌过快可能造成由机械搅拌做功导致体系温度升高，从而引入不必要误差;搅拌过慢会使得温度计受热不均，测量值与真实值产生偏差。 4. 本实验中苯甲酸的作用是什么?可否将一定量的苯甲酸与蔗糖混合在一起只进行一次测量求蔗糖的燃烧热? 不可。

这样求蔗糖的燃烧热。由公式(WDC水)TQVGq可知，若将苯甲酸和蔗糖一起燃烧，则存在有W和Qv(蔗糖)两个未知数，无法单独求出蔗糖的燃烧热。

如果适当改进，至少进行两次测定并严格计算二者比例，可以通过解方程组确定蔗糖的燃烧热 5. 实验中“准确量取低于环境温度为1℃的自来水3000mL，顺筒壁小心倒入内筒”，为什么加入内筒的水温度要选择比环境低1℃左右? 由雷诺校正定义可知，应当使得环境温度处于燃烧前后温度差之间;若超出此范围，则雷诺校正无效。

参考资料 [1] 韩德刚，高执隶，高盘良.物理化学.高等教育出版社.2001 [2] 物理化学实验第4版.北京大学出版社.2001

第二篇：燃烧热-物化实验报告

燃烧热的测定

姓名：憨家豪学号：2012012026 班级：材23 同组人：赵晓慧实验日期：2014年4月19日提交报告日期：2014年4月20日

实验老师姓名：郭勋

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

在指定温度及一定压力下，1 mol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，记作△cHm。通常，完全燃烧是指C→CO2(g)，H2→H2O(l)，S→SO2(g)，而N、卤素、银等元素变为游离状态。由于在上述条件下△H=Qp，因此△cHm也就是该物质燃烧反应的等压热效应Qp。

在实际测量中，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Qv(即燃烧反应的△cUm)。若反应系统中的气体均为理想气体，根据热力学推导，Qp和Qv的关系为

=+∆ (1)

式中：T——反应温度，K;

∆ ——反应前后产物与反应物中气体的物质的量之差;

R——摩尔气体常数。

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作量热计。量热计的种类很多。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2-2-1和图2-2-2所示。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。这样，内水桶连同其中的氧弹、测温器件、搅拌器和水便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。样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及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，就可求算该样品的恒容燃烧热。 =∙∆−棉线∙棉线−点火丝∙点火线 (2)

式中: m——为待测物的质量，kg ;

——为待测物的摩尔质量，kg·mol ;

-1 ——仪器常数，kJ·℃

-1

;

∆——样品燃烧前后量热计温度的变化值;

棉线，镍丝——分别为棉线和点火丝的恒容燃烧热(-16736和-3243 kJ/mol)

棉线 ,镍丝——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K，再燃烧未知物质，便可由上式计算出未知物的恒容摩尔燃烧热，再根据(1)式计算出摩尔燃烧热。

2 实验操作

2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图

实验药品：萘(AR);苯甲酸(AR)。

实验仪器:弹式量热计1套;2000 ml容量瓶1个;1000 ml容量瓶1个;水盆1个(容量大于3000 ml);电脑及数据记录仪一套;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。

测试装置示意图见上。

2.2 实验条件(实验温度、湿度、压力等)

大气压100.6 kPa，室温18.2 ℃，相对湿度44%。

2.3 实验操作步骤、现象及方法要点

1.仪器常数的测定 (1)样品准备

取8 cm镍丝和10 cm棉线各一根,分别在分析天平上准确称量。

在台秤上称量0.8 g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2-2-3，用万用表检查是否通路。确认通路后旋紧弹盖，通入1.0 MPa氧气，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3000 ml)，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。准确量取3000 ml，倒入内桶。

(3)燃烧测量

盖上桶盖，将温度传感器插入内桶，开动搅拌。待温度稳定后，打开电脑记录软件，记录体系温度随时间的变化情况(软件记录的是电压随时间的变化关系，以下不再区分)。开始阶段(打开软件到点火)，相当于图2-2-4中的AB部分，;6～8分钟后，按下点火开关，半分钟内温度应迅速上升(若温度不能短时间内迅速升高，应停止实验，检查氧弹和仪器找出原因后再继续实验)，进入反应阶段，相当于图2-2-4中的BC部分。直到温度上升速度明显减慢，进入末期，相当于图2-2-4中的CD部分。8～10分钟后，取出温度传感器，放入外水套中，读出外套水温，即图2-2-4中E点。

切断电源，取出氧弹，放出氧弹中的气体。打开氧弹，检查样品是否完全燃烧。若燃烧完全，将剩余镍丝取下称重(注意：称量剩余镍丝时，应去除镍丝顶端熔融的小球)。

当氧弹打开后，如发现氧弹中有较多的黑色物质，则此次实验燃烧不完全，应重新测量。燃烧不完全最主要的愿因就是氧气的量不足(氧弹漏气、充氧不足、操作失误未能冲入氧气等)，此外样品量过大，药片松散部分脱落也可造成燃烧不完全。

将内桶的水倒入水盆用于下次的测量，将氧弹洗净擦干。 2.未知物测量

取0.6g左右的萘，同上述操作方法。

3 结果与讨论 3.1实验原始数据

表1 原始数据记录

实验组数 1 2 (镍)/ 0.0257 0.0202

(棉线)/ 0.0099 0.0117

(总)/ 0.8139 0.6015

(剩余)/ 0.0170 0.0185

摩尔质量曲线峰高/ 122.12 128.17

/ 125.4956 139.1136 注：组号为1的物质为苯甲酸，组号为2的物质为待测的萘，下同。

3.2实验数据处理

选择并双击物理化学实验，选择并双击燃烧热测定，输入镍丝、棉线、剩余镍丝、总质量及标准只样品和被测样品的摩尔质量，点击打开，选择并打开文件，交替移动光标1和2到点火前一段平稳的基线位置，点击线性拟合1，交替移动光标1和2到完全燃烧后温度不变的位置(水平线位置)，点击线性拟合2，交替移动光标移动到外套水温曲线位置，点击线性拟合3，移动光标，将绿色光标放在拟和曲线3与升温曲线的交点上，蓝色光标放在升温曲线上的任何位置，点击计算△H;如果线性拟合交点不理想，点击刷新，移动光标重新拟合。确定后，点击提交，峰高值就会显示出来。两条曲线都处理完成后，点击计算处理，就可以得到被测样品的燃烧热值。

这样做是因为使内水桶完全绝热是很困难的，总会有内外水套之间的热交换。为了校正这部分热损失，需在升温曲线上找出与外水套温度相等的点，过此点作垂线与曲线的两条始末阶段直线的外延线相交于两点，此二点之间的距离即为校正后的△H值。苯甲酸和萘的电压(温度)—时间曲线

540510480V (mV)450420390360030060090012001500t (s)

图3-2-1 苯甲酸电压(温度)—时间曲线

570540510V (mV)48045042039003006009001200t (s)

图3-2-2 萘温度(时间)—电压曲线

软件计算得到的萘的燃烧热为 △H = 5076.4824 kJ/mol。

3.3讨论分析：

1、首先是水温的调节，要使水的温度低于外水套温度约0.6 ℃左右，但水加入仪器中之后会有一定地升高，因而在调节水温的时候应该使水的温度低于外水套温度约0.8 ℃左右。我们在第一次测量时水温没有控制好，调水温时温差只取了0.5 ℃，水倒入内桶后，内外筒温差只有0.1 ℃，无法继续实验。重新配时温差扩大为约0.8 ℃，后续试验可以顺利进行。

2、点火是实验的一个关键步骤，我们两次点火都成功了。总结点火不成功的可能原因如下： (1)深入弹体内部的电极和氧弹壁接触短路; (2)连接燃烧丝的电炉断了，应用万用表检查; (3)弹内氧气不足，应取出氧弹检查。

3、弹内氧气不足还会造成燃烧不充分，燃烧后打开氧弹会发现大量黑色物质，遇到此情况需重新做。本次实验燃烧完全，说明充气操作比较规范。

4、本次实验燃烧焓误差约为1.5%，相较最大允许误差是比较小的，实验结果还是比较令人满意。分析误差产生的原因如下：

(1)反应温度(外水套温度)一直处于变化之中，无法精确测量，故计算的摩尔燃烧热的实际值与文献值略有差异;

(2)燃烧热的定义中要求燃烧前后温度不变，实验中却是需要利用内水桶水温的升高来进行曲线峰值的计算，属于非等温反应系统。在计算方法上进行了简化，认为温度近似不变; (3)尽管内水桶与外水套之间以空气隔热但系统并不能做到严格绝热，热交换是存在的，具体表现为外水套的温度点火后会升高。为了减小热交换的影响，内水桶点火前水温应调节成比外水套温度低0.7 ℃左右(这样测量过程中的吸热量会近似等于放热量)。但是由于在内同水倒入的过程中温度会发生变化，故温差会减少，导致测量不准;

(4)操作不严格，例如在制作药片时应带手套，徒手操作对样品的质量测量会带来误差; (5)氧弹中除了氧气外还有一部分空气，空气中的氮气也会燃烧放热，但在本实验中并未校正。

4 结论

通过这个实验，熟悉了弹式量热计的原理、构造及使用方法;明确恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。同时，掌握温差测量的实验原理和技术。

实验结果：萘的燃烧热：△H = 5076.4824 kJ/mol，标准数据(1 atm，25 ℃)为△H = 5153.8 kJ/ mol，相对误差：1.5%。

5 参考文献

1. 北京大学化学院物理化学实验教学组.物理化学实验.北京：北京大学出版社，2002.44～45。

2.清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验.北京：清华大学出版社，1991.26～37。

3.复旦大学等.物理化学实验.北京：高等教育出版社，1992.43～47。

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：内水桶以内为系统，具体包括氧弹、测温器件、搅拌器和水，近似为绝热系统。内水桶以外的外水桶和水为环境。

系统和环境主要通过内外水桶之间的空气对流进行热交换。这些热交换使得环境吸收系统的热量，系统升温变慢，可能引起实验结果偏低。可以通过雷诺法校正。

2. 使用氧气时应注意哪些问题? 答：(1)尽可能远离热源;

(2)在使用室特别注意在手上，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。不要在调节阀开放状态，突然打开气瓶总阀。

3. 搅拌过快或过慢有何影响?

答：搅拌过快会生成一部分另外的非反应生成的热，使得结果偏高。过慢又不利于反应热扩散，体系内温度不均。

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。为了精确测量，应当在装氧弹时加1 ml的蒸馏水与其中，燃烧后将弹体用蒸馏水清洗，用0.1 mol/dm的NaOH滴定之。每毫升的NaOH滴定液相当于1.43卡(放热)。其数值加在仪器的水当量中。

5. 如果反应完后，剩余镍丝丢失，可不可以忽略，为什么?

答：基本可以忽略，镍丝质量不到0.01 g，燃烧时放出热量不到1 J，比样品燃烧所放的热小20倍以上，按照数据处理要求可以忽略。

第三篇：燃烧热测定实验报告

浙江万里学院生物与环境学院

化学工程实验技术实验报告

实验名称：燃烧热的测定姓名

成绩

班级

学号

同组姓名

实验日期

指导教师签字

批改日期

年

月

日

一、

实验预习(30 分)

1. 实验装置预习(10 分)_____年____月____日指导教师______(签字)成绩

2. 实验仿真预习(10 分)_____年____月____日指导教师______(签字)成绩

3. 预习报告(10 分)

指导教师______(签字)成绩

(1)

实验目的 1.用氧弹量热计测定蔗糖的燃烧热。

2.掌握恒压燃烧热与恒容燃烧热的概念及两者关系。

3.了解氧弹量热计的主要结构功能与作用;掌握氧弹量热计的实验操作技术。

4.学会用雷诺图解法校正温度变化。

(2)

实验原理一、燃烧与量热：标准燃烧热的定义是：在温度 T、参加反应各物质均处标准态下，一摩尔β相的物质 B 在纯氧中完全燃烧时所放出的热量。所谓完全燃烧，即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后，必须呈显本元素的最高化合价。如 C 经燃烧反应后，变成 CO 不能认为是完全燃烧。只有在变成 CO2 时，方可认为是完全燃烧。

由热力学第一定律，恒容过程的热效应 Qv，即ΔU。恒压过程的热效应 Qp，即ΔH。它们之间的相互关系如下：

或

其中Δn 为反前后气态物质的物质的量之差。R 为气体常数。T 为反应的绝对温度。

二、氧弹热量计：根据能量守恒原理，物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质(本实验为 2000 毫升水)等所吸收，得到温度的变化为ΔT，所以氧弹量热计的热容为：

TV l mQTQCV 98 .5 9 .2卡式中：m 为苯甲酸的质量(准确到 1×10-5 克)

l 为燃烧掉的铁丝的长度(cm)

2.9 为每厘米铁丝燃烧放出的热量单位(J·cm-1)

V 为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的 0.1mol·L-3 的 NaOH 溶液的体积三、用雷诺作图法校正ΔT：尽管在仪器上进行了各种改进，但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升ΔT。而用雷诺作图法进行温度校正，能较好地解决这一问题。

图 1 绝热较差时的雷诺校正图

图 2 绝热良好时的雷诺校正图

(3)

实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等按编号顺序添入图下面相应位置：

1. 氧弹

2. 数字温差测量仪

3. 盛水桶

4. 挡板

5. 水箱

6. 搅拌器

1. 弹体

2.氧弹盖

3. 套壳

4. 进气阀

5. 排气孔

6.氧弹头

7. 坩埚

8. 电极

9. 火焰挡板

10. 电极 (4)

简述实验所需测定参数及其测定方法：

1、样品压片，2、装置氧弹，

3.燃烧和测量温差：

(1)打开测热控制器与计算机，(2)将内筒放在外筒隔热支架上，然后将氧弹座套在已经装好试样、充好氧气的氧弹上，用专用提手将氧弹平稳放入内筒中。用容量瓶准确量取 2000ml 已调好温度的水，置于内筒中，并检查氧弹的气密性。(3)打开量热应用软件，进入程序操作阶段。(4)按计算机提示进行实验，并记录实验数据。(5)测试完毕，取出氧弹，打开放气阀，排出废气，旋开氧弹盖，观察燃烧是否完全，如有黑色残渣，则证明燃烧不完全,实验需重新进行。如燃烧完全，量取剩余的铁丝长度，根据公式计算 C 卡的值。

(5)

实验操作要点：

1、按规定量用台称称取样品，压片后用电子天平精确称取样品质量。

用 1000ml 的容量瓶准确量取 2000ml 蒸馏水。

2、点火丝中间绕成螺旋形，两端与氧弹的两极连接牢固，切忌点火丝与坩埚接触。

3、氧弹充完气后必须用肥皂水检漏，如果漏气，则放氧后，查明原因，再重新充气。

4、每压一次片后，都要用酒精棉球将压片机的模具彻底清洗一次。

5、做完实验后，必须将压片机与氧弹先用蒸馏水清洗，再用酒精棉球擦洗

二、实验操作及原始数据表(20 分)

1.实验数据：

苯甲酸反应前期(1 次/min)

反应中期(1 次/15s)

反应后期(1 次/30s 时间温度时间温度时间温度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 16.004 15.998 15.997 15.996 15.996 15.995 15.994 15.992 15.991

1 1’40” 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

15.981 17.971 18.168 18.37 18.427 18.46 18.48 18.491 18.495 18.496 18.494 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 18.489 18.484 18.479 18.472 18.466 18.459 18.452 18.444 18.437 18.43

原始数据记录：

燃烧丝长 30

cm; 苯甲酸样品重

0.9580

g; 剩余燃烧丝长

13.1

cm; 水温

15.759

℃。

指导教师______(签字)成绩

混合物(麦芽糖∶苯甲酸

1∶1) 反应前期(1 次/min)

反应中期(1 次/15s)

反应后期(1 次/30s 时间温度时间温度时间温度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 1’40” 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

14.889 16.39 16.61 16.684 16.726 16.751 16.767 16.776 16.78 16.783 16.783 16.783 16.78 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

原始数据记录：

燃烧丝长

cm; 样品重

0.9137

g; 剩余燃烧丝长

18.15

cm; 水温 15.18

℃。

指导教师______(签字)成绩

三、

数据处理结果(30 分)

1.由实验数据用雷诺校正作图分别求出苯甲酸、样品燃烧前后的 t 始和 t 终

15.51616.51717.51818.5190 5 10 15 20温度/ ℃t/min苯甲酸雷诺校正图系列1 y = -0.001x + 16R² = 0.955415.9915.99115.99215.99315.99415.99515.99615.99715.99815.9990 2 4 6 8 10温度/ ℃t/min系列1线性 (系列1)

y = -0.0134x + 18.671R² = 0.996318.4218.4318.4418.4518.4618.4718.4818.4918.50 5 10 15 20温度/ ℃t/min系列1线性 (系列1) T=(15.981+18.496)/2=17.239 ℃ t=(17.239-3.018)/1.4014=10.148 min T1=-0.001*10.148+16=15.990 ℃ T2=-0.0134*10.148+18.671=18.535 ℃

T2-T1=2.545 ℃ 14.51515.51616.5170 1 2 3 4 5T/ ℃t/min混合物雷诺校正图系列1

y = -0.012x + 16.833R² = 116.779516.7816.780516.78116.781516.78216.782516.78316.78354.15 4.2 4.25 4.3 4.35 4.4 4.45T/ ℃t/min系列1线性 (系列1) T=(14.889+16.783)/2=15.836 ℃ t=(15.836-14.625)/1.057=1.146 min T1=14.889

℃ T2=-0.012*1.146+16.833=16.819 ℃

T2-T1=1.93 ℃

ΔT 苯甲酸 =

2.545 ℃

ΔT 样品 =1.93 ℃

2.由苯甲酸数据求出量热计当量 C

m 苯甲酸=1.4977-0.5397=0.9580 g Q =26460 J·g-1 l=30-13.1=16.9cm ΔT 苯甲酸= 2.545 ℃

TV l mQTQCV 98 .5 9 .2卡=545 .298 .5 9 .16 9 .2 26460 9580 .0 V    =9979.446+2.350V

3.求出样品的燃烧热 Q V ，换算成 Q p

l=6.85cm

m 样品=1.5474-0.5400=1.0074g 待测物质的摩尔质量待测物质的质量卡待测物MmV l T CQ V   98 .5 9 .2) ( = 2) 12 .122 32 .360 (0074 .15.98V - 2.545 2.350V) + (9979.446 =6.0767

四、思考题题(20 分)

1、在本实验的装置中哪部分是燃烧反应体系?燃烧反应体系的温度和温度变化能否被测定?为什么? 答：在本实验装置中，氧弹的内部是被测物质的燃烧空间，也就是燃烧反应体系。由于做燃烧实验时要在氧弹中充入高压的氧气，燃烧瞬间将产生高温，这样就无法将温度计(或温差计)直接插入到高压氧弹中或者因为温度计无法承受高压或高温，另外温度计是玻璃或金属外壳，在氧弹外面也无法与氧弹紧密接触，或者有的温度计(如热电偶)达不到测量精度，所以很难对燃烧反应体系进行温度或温度差的测量。

2、在本实验的装置中哪部分是测量体系?测量体系的温度和温度变化能否被测定?为什么? 答：由于不能直接对燃烧反应体系进行温度或温度差测量，因此就需要将燃烧反应体系(氧弹)放入到一种可以进行温度或温度差测量的介质中去，构成比燃烧反应体系大的测量体系。在本实验的装置中，盛水桶、2000ml 水(刚好可以淹没氧弹)和氧弹三部分组成了测量体系，温度计可以插入到水中并与水紧密接触，不需要承受高压和高温，这样可以根据测量体系的温度变化去推断燃烧反应进行所放出的热量。

3、在本实验中采用的是恒容方法先测量恒容燃烧热，然后再换算得到恒压燃烧热。为什么本实验中不直接使用恒压方法来测量恒压燃烧热? 答：①如果是使用恒压燃烧方法，就需要有一个无摩擦的活塞，这是机械摩擦的理想境界，是做不到的;②做燃烧热实验需要尽可能达到完全燃烧，恒压燃烧方法难于使另一反应物——“氧气”的压力(或浓度)达到高压，会造成燃烧不完全，带来实验测定的实验误差。

苯甲酸物质在本实验中起到什么作用? 答：热量交换很难测量，温度或温度变化却很容易测量。本实验中采用标准物质标定法，根据能量守恒原理，标准物质苯甲酸燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质等吸收，使得测量体系的温度变化，标定出氧弹卡计的热容。再进行奈的燃烧热测量和计算。

恒压燃烧热与恒容燃烧热有什么样的关系? 答：Qp=Qv+Δn(RT)

Qp：恒压燃烧热;Qv：恒溶燃烧;Δn：反应前后气态物质的量之差;T 为环境(外夹套)的温度。

第四篇：热对流实验教案

热对流

一、教学目标

知识：通过本课教学，使学生了解在液体和气体中热传递的主要方式为对流;即液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动相互搀和，使温度趋于均匀的，了解热对流的应用。

能力：培养学生初步学会做热对流的实验，以及根据气体对流实验中的现象，推想热在空气中传递的过程，根据气体热对流的过程，推想液体热对流的过程，学习科学探究的方法。

通过观察实验的操作，培养学生认真细致的科学态度。在分析观察实验的结果以及学习设计实验中，培养学生勇于探究，独立思考的科学态度和与人合作的态度。

二、教学重难点：

1.重点：指导学生了解液体和气体的热传递的主要方式--对流。

2.难点：培养学生探究学习的能力。

三、课前准备。

酒精、火柴、烧杯、一两颗高猛酸钾、蜡烛、细木屑、三脚架、石棉网、硬纸片。剪刀、尺子等。

课时安排：1节教学过程：

一、研究液体传递的主要方式--对流。

(一)从最常见的事物入手研究，引发学生的探究的愿望。

师：冬天已经悄悄的过去了。那么冬天人们用什么方式来取暖?

生：空调、暖气、火炉子……

师：刚才你们提到暖气取暖，请你们告诉老师一下，暖气是怎样使屋子变暖的? 希望学生回答，暖气使周围的冷空气变成热空气，热空气上升，冷空气就流过来补充。

暖气片：靠水的流动，把热量从锅炉传到屋里。然后在屋里，又是靠空气的流动把热量从暖气片传到整个房间的。

师：你能用常看到的现象或游戏方法证明暖气周围的热空气会上升呢?

希望学生回答：①红领巾放在暖气上方会向上飘动，证明暖气周围的热空气上升。②烟的上升。③热气球④孔明灯。

(二)创设情景激发学生的学习兴趣，为研究液体热对流作好准备。演示，把细木屑放入烧杯中，用酒精灯加热，让学生观察有什么现象。其中介绍一些物品的运用。特别是酒精灯。让学生先讨论。然后起来回答看到什么现象。

演示把高锰酸钾放入一烧饼水中，用酒精灯加热。观察有什么现象。让学生起来回答看到什么现象。

结论是：液体中较热部分向较冷部分流动。然后较冷部分又向较热部分流动。它们通过循环使温度平均。

二、研究空气的热对流。

(一)研究怎样使风车转动。

1.谈话：同学们看，老师手里拿的是什么?

师：不能用嘴吹，不能用手摇动，用你们学过的知识使风车转动起来，有什么办法? 师提问：现在老师手里只有一根蜡烛，怎么使风车转动起来??大家帮老师想想办法好吗? 学生交流讨论。

师生一齐做这个演示实验后，学生回答看到什么现象?

(二)研讨风车为什么会转动起来。提问：风车为什么会转动起来呢? 生小组讨论后回答：

希望学生回答：

①酒精燃烧时会产生热空气，热空气上升，风车就会转动。②热空气上升，冷空气补充，循环的空气就使风车转起来。③燃烧产生了热空气，热空气相对于冷空气轻，所以会上升，就吹动风车转动起来。

教师适时表扬回答问题积极，动脑筋好的学生。

1。学生开始动手开始做风车、或者圆形风轮。要考虑到风车的支架问题。最好是风轮，支架可用铅笔代替。

2。用蜡烛在风轮底下加热，注意不要把风轮点燃了。让学生观察现象。对成功的学生给予鼓励。选一两个做得好的上台演示。(注意：蜡烛比较危险，一定注意学生安全。)

三。总结

教师引导学生归纳概括气体、液体热传导的特征--对流

师：我们通过实验研究了气体和液体的热传递，想一想这两种传递有什么共同规律?

引导学生回答，气体和液体受热后都能上升，冷的部分却是下降，冷和热的部分通过循环流动相互搀和，最后温度都一样了。

师：这种热传递的方式，我们给他起个名称叫做什么?

生：回答，根据学生回答板书课题：热对流四。教师组织学生利用所学知识解释常见现象。

师：通过实验研究我们知道了液体和气体热传递的方式都是对流。现在请同学们试着用所学知识解释常见现象。

问：1做粥时，为什么要不停地搅拌? 2喝粥时为什么也要不停地搅拌?

3排风扇为什么要安装在靠上的位置? 本课总结：

1.知识方面请学生起来说他今天学到了些什么?

2.实验方面表扬今天表现好的学生。以后实验应该注意些什么。

设计方面

第五篇：山大物化实验燃烧热

第二篇基础实验

化学热力学实验一燃烧热的测定

【目的要求】

1. 通过测定萘的燃烧热，掌握有关热化学实验的一般知识和技术。 2. 掌握氧弹式量热计的原理、构造及其使用方法。 3. 掌握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。【实验原理】

燃烧热是指1 mol物质完全燃烧时的热效应，是热化学中重要的基本数据。一般化学反应的热效应，往往因为反应太慢或反应不完全，因而难以直接测定。但是，通过盖斯定律可用燃烧热数据间接求算。因此燃烧热广泛地用在各种热化学计算中。许多物质的燃烧热和反应热已经精确测定。测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器，在热化学、生物化学以及某些工业部门中广泛应用。燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容反应热QV＝ΔU，恒压反应热Qp＝ΔH。在氧弹式量热计中所测燃烧热为QV，而一般热化学计算用的值为Qp，这两者可通过下式进行换算：

Qp＝QV ＋ ΔnRT (1) 式中：Δn为反应前后生成物与反应物中气体的摩尔数之差；R为摩尔气体常数；T为反应温度(K)。

在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量通过氧弹传给水及仪器，引起温度升高。氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律，测量介质在燃烧前后温度的变化值，则恒容燃烧热为：

QV ＝（M/m）· W·(t终－t始) (2) 式中：W为样品等物质燃烧放热使水及仪器每升高1℃所需的热量，称为水当量。

水当量的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热计中燃烧，测定其始、终态温度,一般来说，对不同样品，只要每次的水量相同，水当量就是定值。热化学实验常用的量热计有环境恒温式量热计和绝热式量热计两种。环境恒温式量热计的构造如图2-1-1所示。

由图可知，环境恒温式量热计的最外层是储满水的外筒(图中5)，当氧弹中的样品开始燃烧时，内筒与外筒之间有少许热交换，因此不能直接测出初温和最高温度，需要由温度—时间曲线(即雷诺曲线)进行确定,详细步骤如下：

将样品燃烧前后历次观察的水温对时间作图，联成FHIDG折线，如图2-1-2所示。图中H相当于开始燃烧之点，D为观察到的最高温度读数点，作相当于环境温度之平行线JI交折线于I过I点作ab垂线，然后将FH线和GD线外延交ab线A、C两点，A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高ΔT。图中AA′为开始燃烧到温度上升至环境温度这一段时间Δt1内，由环境辐射进来和搅拌引进的能量而造成体系温度的升高必须扣除，CC′为温度由环境温度升高到最高点D这一段时间Δt2内，体系向环境辐射出能图2-1-1 环境恒温式氧弹量热计

量而造成体系温度的降低，因此需要添加上。由此可见AC两点的温差是较1-氧弹；2-温度传感器；3-内筒；4-空气隔层；5-外筒；6-搅拌

客观地表示了由于样品燃烧致使量热计温度升高的数值。

有时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进能量使得燃烧后的最高点不出现，如图2-1-3所示。这种情况下ΔT仍然可以按照同样方法校正。

图2-1-2 绝热较差时的雷诺校正图图2-1-3 绝热良好时的雷诺校正图

【仪器试剂】

氧弹式量热计1套；氧气钢瓶(带氧气表)1个；台称1只；电子天平1台(0.0001g)。苯甲酸(A.R.)；萘(A.R.)；燃烧丝；棉线。【实验步骤】 1. 水当量的测定：

(1) 仪器预热将量热计及其全部附件清理干净，将有关仪器通电预热。 (2) 样品压片在电子台秤上粗称0.7～0.8g苯甲酸，在压片机中压成片状；取约10cm长的燃烧丝和棉线各一根，分别在电子天平上准确称重；用棉线把燃烧丝绑在苯甲酸片上，准确称重。

(3) 氧弹充氧将氧弹的弹头放在弹头架上，把燃烧丝的两端分别紧绕在氧弹头上的两根电极上；在氧弹中加入10mL蒸馏水，把弹头放入弹杯中，拧紧。当充氧时，开始先充约0.5MPa氧气，然后开启出口，借以赶出氧弹中的空气。再充入1MPa氧气。氧弹放入量热计中，接好点火线。

(4) 调节水温准备一桶自来水，调节水温约低于外筒水温1℃。用容量瓶量取一定体积（视内筒容积而定）已调温的水注入内筒，水面盖过氧弹。装好搅拌头。 (5) 测定水当量打开搅拌器，待温度稳定后开始记录温度，每隔30s记录一次，直到连续几min水温有规律微小变化，开启“点火”按钮，当温度明显升高时，说明点火成功，继续每30s记录一次；到温度升至最高点后，再记录几min，停止实验。

停止搅拌，取出氧弹，放出余气，打开氧弹盖，若氧弹中无灰烬，表示燃烧完全，将剩余燃烧丝称重，待处理数据时用。

2. 测量萘的燃烧热称取0.6～0.7g萘，重复上述步骤测定之。【注意事项】

— 内筒中加3000mL水后若有气泡逸出，说明氧弹漏气，设法排除。 — 搅拌时不得有摩擦声。

— 燃烧样品萘时，内筒水要更换且需重新调温。 — 氧气瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结束后要关上钢瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。【数据处理】

1. 将实验条件和原始数据列表记录。

2. 由实验数据分别求出苯甲酸、萘燃烧前后的t始和t终。 3．由苯甲酸数据求出水当量W。

Q总热量=Q样品·(M/m)＋Q燃丝·m燃丝＋Q棉线·m棉线－5.983·VNaOH＝ W·(t终－t始) 式中：Q铁丝= －6695J·g-1；Q镍铬丝=－1400.8J·g-1；Q棉线=－17479J·g-1。 4．求出萘的燃烧热QV，换算成Qp。

5. 将所测萘的燃烧热值与文献值比较，求出误差，分析误差产生的原因。

思考题

1. 在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？2. 本实验中，那些为体系？那些为环境？实验过程中有无热损耗，如何降低热损耗？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。

3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒水温低？低多少合适？ 4. 欲测定液体样品的燃烧热，你能想出测定方法吗？玻璃泡中【讨论】

1. 量热计的类型很多，分类方法也不统一。常用的为环境恒温式和绝热式量热计两种。绝热式量热计的外筒中有温度控制系统，在实验过程中，内桶与外筒温度始终相同或始终略低0.3℃，热损失可以降低到极微小程度，因而，可以直接测出初温和最高温度。