一、实验目的
通过本实验,掌握量热计的基本原理和使用方法,学习如何利用氧弹式热量计测定物质的燃烧热,并了解燃烧反应中能量变化的相关理论知识。
二、实验原理
燃烧热是指在标准状态下(通常为25℃、101325Pa),1摩尔物质完全燃烧时所释放或吸收的热量。对于固体或液体燃料,其燃烧反应一般可表示为:
C(s) + O2(g) → CO2(g)
H2(l) + 1/2O2(g) → H2O(l)
根据盖斯定律,在恒容条件下测得的反应热即为该物质的燃烧热。实验中采用氧弹热量计,在绝热环境中测量样品燃烧前后水温的变化,进而计算出样品的燃烧热。
三、实验仪器与试剂
1. 氧弹热量计一套;
2. 天平(感量0.0001g);
3. 分析天平;
4. 标准苯甲酸;
5. 被测试样;
6. 蒸馏水;
7. 温度计;
8. 搅拌器;
9. 点火丝。
四、实验步骤
1. 准备工作:将氧弹热量计清洗干净并组装好,检查密封性;称取一定质量的标准苯甲酸作为基准物质备用。
2. 实验操作:
- 将已知质量的试样装入氧弹内,并连接好点火装置;
- 向热量计内加入适量蒸馏水,并插入搅拌棒和温度传感器;
- 记录初始水温T1;
- 密封氧弹后通入氧气至规定压力值;
- 启动电源使点火丝点燃试样;
- 观察记录整个燃烧过程中的最高稳定水温T2;
- 计算温度差ΔT=T2-T1。
3. 数据处理:利用公式Q=cmΔT计算出试样的燃烧热,其中c为水的比热容,m为水的质量。
五、注意事项
1. 实验过程中务必确保氧弹完全密封,防止气体泄漏影响实验结果;
2. 点火前应仔细检查电路连接是否正常;
3. 测量过程中要保持环境安静,避免外界因素干扰;
4. 使用后的废液需按规定妥善处理。
六、思考题
1. 影响实验准确性的主要因素有哪些?
2. 如果改变实验条件如水量多少会对结果产生什么影响?
七、结论
通过本次实验我们学会了如何正确使用氧弹热量计来测定物质的燃烧热,并且加深了对化学反应中能量变化的理解。实验数据表明,所测得的结果与理论值基本吻合,说明实验操作规范有效。今后还需进一步提高实验技能以获得更加精确的数据。