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燃烧焓的测定

燃烧焓的测定. 实验目的. 使用氧弹式量热计测定固体有机物质的恒容燃烧热，并由此求算其摩尔燃烧热 了解氧弹式量热计的结构及各部分作用，掌握氧弹式量热计的使用方法，熟悉贝克曼温度计的调节和使用方法 掌握恒容燃烧热和恒压燃烧热的差异和相互换算. 实验原理. 摩尔燃烧焓  c H m 恒容燃烧热 Q V.  r H m = Q p  r U m = Q V. 单位燃烧反应，气相视为理想气体.  c H m = Q V ＋   B RT. 待测物质. Q V －摩尔恒容燃烧热 M x －摩尔质量

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燃烧焓的测定

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  1. 燃烧焓的测定 四川大学化学学院2006

  2. 实验目的 • 使用氧弹式量热计测定固体有机物质的恒容燃烧热，并由此求算其摩尔燃烧热 • 了解氧弹式量热计的结构及各部分作用，掌握氧弹式量热计的使用方法，熟悉贝克曼温度计的调节和使用方法 • 掌握恒容燃烧热和恒压燃烧热的差异和相互换算

  3. 实验原理 摩尔燃烧焓cHm恒容燃烧热QV rHm = Qp rUm = QV 单位燃烧反应，气相视为理想气体 cHm = QV＋BRT

  4. 待测物质 QV－摩尔恒容燃烧热 Mx－摩尔质量 －点火丝热值 bx－所耗点火丝质量 q－助燃棉线热值 cx－所耗棉线质量 K－氧弹量热计常数 Tx－体系温度改变值 氧弹中 放出热(样品、点火丝)＝吸收热(水、氧弹、量热计、温度计)

  5. 标准物质 标准量热物质：苯基酸 待测物质：萘

  6. 氧弹式量热计 1－恒热夹套 2－氧弹 3－量热容器 4－绝热垫片 5－隔热盖盖板 6－马达 7，10－搅拌器 8－伯克曼温度计 9－读数放大镜 11－振动器 12－温度计

  7. 氧弹 1－厚壁圆筒 2－弹盖 3－螺帽 4－进气孔 5－排气孔 6－电极 7－燃烧皿 8－电极（也是进气管） 9－火焰遮板

  8. 1－内模 2－垫块 3－模托 4－螺杆 5－压棒 实验步骤 • 量热计常数K的测定 ✣苯甲酸约1.0g，压片，中部系一已知质量棉线，称取洁净坩埚放置样片前后质量W1和W2

  9. 实验步骤 • 量热计常数K的测定 ✣苯甲酸约1.0g，压片，中部系一已知质量棉线，称取洁净坩埚放置样片前后质量W1和W2 ✣把盛有苯甲酸片的坩埚放于氧弹内的坩埚架上，连接好点火丝和助燃棉线 ✣盖好氧弹，与减压阀相连，充气到弹内压力为1.2MPa为止 ✣把氧弹放入量热容器中，加入3000ml水 ✣调节贝克曼温度计，水银球应在氧弹高度约1/2处

  10. 实验步骤 • 量热计常数K的测定 ✣接好电路，计时开关指向“1分”，点火开关到向“振动”，开启电源。约10min后，若温度变化均匀，开始读取温度。读数前5s振动器自动振动，两次振动间隔1min，每次振动结束读数。 ✣在第10min读数后按下“点火”开关，同时将计时开关倒向“半分”，点火指示灯亮。加大点火电流使点火指示灯熄灭，样品燃烧。灯灭时读取温度。 ✣温度变化率降为0.05°C·min-1后，改为1min计时，在记录温度读数至少10min，关闭电源。先取出贝克曼温度计，再取氧弹，旋松放气口排除废气。

  11. 实验步骤 • 量热计常数K的测定 ✣称量剩余点火丝质量。清洗氧弹内部及坩埚。 • 萘的恒容燃烧热的测定 取萘0.6g压片，重复上述步骤进行实验，记录燃烧过程中温度随时间变化的数据

  12. 注意 • 为避免腐蚀，必须清洗氧弹 • 点火成败是实验关键。应仔细安装点火丝和坩埚。点火丝不应与弹体内壁接触，坩埚支持架不应与另一电极接触。 • 每次实验前均应称量坩埚

  13. 数据记录和处理 • 记录室温、大气压、样品质量（W2－W1）和剩余燃烧丝质量 • 列表记录温度随时间变化数据 • 画出雷诺图进行温度读数校正，求出在绝热条件下的真是温度改变值Te和Tx • 由式（7-10）计算量热计常数K • 由式（7-9）计算萘的恒容燃烧热QV(x) • 由式（7-5）和（7-6）计算萘的摩尔燃烧焓cHm，并与文献值比较

  14. 液体饱和蒸气压的测定 四川大学化学学院2006

  15. 实验目的 • 利用等压计测定不同温度下环己烷的饱和蒸气压 • 掌握等压计测定液体饱和蒸气压的原理和方法。掌握机械泵的使用方法 • 掌握由克拉伯龙－克劳修斯方程求算纯液体的摩尔汽化焓

  16. 实验原理 饱和蒸气压 沸腾 沸点 Pθ，正常沸点Tb 液体的蒸气压与温度 （Clapeyron-Clausius方程） 把vapHm视为常数，积分，得

  17. 饱和蒸气压测定装置图 5－等压计

  18. 实验步骤 • 安装仪器，将待测液装入等压计中，A管约2/3、B管和C管约1/2 • 检查装置气密性 • 驱除尽等压计AC弯管间空气 • 测定不同外压下环己烷沸点 • 实验完毕，开启通大气阀，使系统通大气后切断电源，撤下水浴，关闭冷凝水

  19. 注意： • AC管应浸入水浴水面之下，且实验过程中应维持搅拌水浴，使体系温度均匀 • 必须充分驱尽AC弯管内的全部空气。 • U形压力计玻管内径不一定均匀，应同时读取两管的读数 • 切断机械泵电源前，一定要使机械泵通大气

  20. 数据记录和处理 • 记录室温及大气压 • 对实验测定的沸点温度进行校正 • 按下式计算蒸气压 p = p大气 + (h右 – h左) gρ ρ为水银密度，g为重力加速度 • 将所得结果列于表7-1和表7-2中 • 绘出蒸气压p~沸点T曲线，求出343K时的温度系数dp/dT • 以lgp对1/T作图，由直线斜率求平均摩尔汽化焓 • 以lgp对1/T按直线方程进行最小二乘法处理，求平均摩尔汽化焓

  21. 双液系汽－液平衡相图 四川大学化学学院2006

  22. 实验目的 • 用沸点仪测定实验大气压下乙醇－环己烷双液系汽－液平衡相图 • 掌握沸点的测定方法 • 用阿贝折光仪测定平衡液相和气相冷凝液的组成，掌握阿贝折光仪的使用方法

  23. 实验原理 • 在恒压下完全互溶双液系的沸点与成分关系有下列三种情况： • 溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯与甲苯 • 溶液有最高恒沸点，如卤化氢和水，丙酮与氯仿，硝酸与水等； • 溶液有最低恒沸点，如环己烷与乙醇，水与醇等

  24. 第一种类型双液系可用简单的蒸馏方法使二组分分离，第二、三种类型则只能得到一种纯组分和恒沸混合物。外界压力不同，恒沸点温度和恒沸混合物组成也不相同第一种类型双液系可用简单的蒸馏方法使二组分分离，第二、三种类型则只能得到一种纯组分和恒沸混合物。外界压力不同，恒沸点温度和恒沸混合物组成也不相同 乙醇－环己烷 具有最低恒沸点 本实验用回流冷凝法测定不同组成环己烷－乙醇溶液的沸点，由阿贝折光仪测平衡相和气相冷凝组成。

  25. 沸点仪

  26. 实验步骤 • 安装仪器，如图安装好沸点仪，加热用电阻丝要靠近容器底部中心，温度计水银球的位置要在加热丝以上1～2cm • 测定沸点 倒入样品，是温度计1/2～2/3浸入液体中，接通冷凝水，调节变压器至加热电压为20V左右，加热液体。调节冷凝水，是冷凝液回流良好，直到温度计上的读数稳定为止。记录温度计测量温度及环境温度t观和t环

  27. 实验步骤 • 切断电源，停止加热，取样并测定折射率 • 从沸点仪倒出样品回原三角瓶，吹干后在加入2号溶液，同上操作，测其沸点 • 同样测定其余样品的沸点及气液平衡时的气液两相的折射率。

  28. 注意： • 在沸点仪中加入溶液后才能接通加热丝电源。调节变压器输出电压由小到大变化，不可超过20V • 沸点仪塞子不可漏气 • 取样吸观应保持洁净干燥 • 用电吹风吹干沸点仪时，温度不能太高

  29. 数据记录和处理 • 将实验室测定的气、液相样品的折射率校正为25°C下的读数，在折射率－组成曲线上查出对应组成 • 对沸点温度读数进行露茎校正 • 列表（表7-3，7-4）记录各项 • 由t沸及气相、液相组成绘制实验压力下双液系沸点－组成图，确定最低恒沸温度和恒沸混合物组成。

  30. 界面移动法测离子迁移数 四川大学化学学院2006

  31. 实验目的 • 加深理解离子迁移数的基本概念 • 掌握用界面迁移法测定HCl水溶液中H+迁移数的实验方法和技术

  32. 每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数 t- + t+ = 1 实验原理 当电流通过电解质溶液时，两极将发生电化学变化，溶液中阳离子和阴离子分别向阴极与阳极迁移。假如两种离子传递的电量分别为q+和q-，则通过的总电量为Q = q+ + q-

  33. 界面迁移法 在一截面均匀的垂直迁移管中充满HCl溶液，通以电流，当有电量为Q的电流通过某个静止的截面时，t+Qmol的H+通过界面向上迁移，t-Qmol的Cl-通过界面向下迁移。假定存在一界面(aa’)，在该界面以下没有H+存在，而被其它的正离子(如Cd2+)所取代，则这界面将随着H+往上迁移而移动。在正常条件下，H+向上移动的平均速度等于界面移动的平均速度。在通电时间内，界面扫过的体积为V，H+运输电荷的数量为该体积中H+所带的电荷总量，即 q(H+) = Vc(H+)F

  34. 1－Pt电极 2－HCl溶液 3－迁移管 4－恒温水浴 5－乳胶管 6－Cd电极 7一直流电源 欲使界面保持清晰，必须使界面上下电解质不相混合，选择CdCl2溶液能满足这一要求。

  35. 实验步骤 • 取少量的标准HCl溶液清洗刻度管2～3次。再取适量以加入甲基紫指示剂的标准HCl溶液加入迁移管中。装满后，插入Pt电极 • 按图接好电路。将K断开，把毫安表调到最大量程，经检查后接通电源，在调节毫安表量程使指针在满刻度附近，以保证电流读数精度 • 通电一段时间后，待出现明显界面时，记下迁移管中界面刻度、电流值和时间。每隔2min记录一次电流值。通电1.5h后读出迁移管中界面的刻度数及电流值，立即断开电路

  36. 实验步骤 • 停止通电后过数分钟，界面有何变化？在通电数分钟，界面又有何变化？解释产生变化的原因。 • 实验完毕，切断电源，放出迁移管中的溶液，用蒸馏水冲洗干净，然后在迁移管中充满蒸馏水。

  37. 数据记录和处理 • 列表记录每次读数的时间和电流值，记录室温及所用HCl溶液的浓度，界面扫过的总体积V 以时间(s)为横坐标，电流(mA)为纵坐标，作电流随时间变化的曲线(7-13)。

  38. 数据记录和处理 梯形法

  39. 数据记录和处理 • 由式(7-14)计算H+迁移电量q(H+) • 由式(7-13)计算出t(H+)及t(Cl-) • 解释实验步骤4所观察到的现象

  40. 原电池电动势和溶液pH值的测定

  41. 实验目的 • 掌握对消法测定电池电动势及电极电势的原理和方法 • 熟悉电位差计的工作原理和使用方法 • 掌握电动势法测定溶液的pH值

  42. 实验原理 • 电池电动势的测定 电池电动势不能直接用伏特表来测定。利用对消法可在电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡电动势。

  43. 还原电极电势： 电池电动势 E池 ＝ ＋ － － • 电极电势的测定 电化学中电极电势的绝对值无法测定，只能仪某电极的电极电势为标准求出其相对值。本实验采用饱和甘汞电极为参比电极 电极：Hg Hg2Cl2(s), KCl(4.6 mol·L-1)  电极反应：Hg2Cl2(s) + 2e == 2Hg(l) + 2Cl- 将甘汞电极与待测电极组成原电池，由甘汞电极的电极电势及实验测定的电池电动势就可计算出电极电势

  44. （1）用氢电极测定溶液pH值 电极：Pt|H2[p(H2)]|H+[a(H+)] 电极反应： H+[a(H+)] + e → 1/2H2(g) 还原电极电势： 利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池，由测得的电动势算出溶液pH值 • 电动势法测溶液的pH值

  45. 电极电势： 把此电池与饱和甘汞电极组成原电池 （2）由醌氢醌电极测pH值。将待测pH值溶液以醌氢饱和，并以惰性电极（Pt片或Au丝）插入此溶液组成醌氢醌电极。醌（Q）与氢醌（QH2）的物质的量之比1：1 电极反应：C6H4O2 + 2H+ + 2e → C6H4(OH)2

  46. 将氢电极和饱和甘汞电极构成电池 Pt|H2[p(H2)]|H+[a(H+)]||KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l) 求pH值，得 电池电动势 E池＝(Cl-/Hg2Cl2,Hg) - (H+/H2,Pt)

  47. 实验步骤 • 电极及电池准备 • 锌电极。用稀硫酸浸洗，再依次用水、蒸馏水淋洗。把处理好的锌电极插入清洁的电极管内并塞紧。将电极管的虹吸管浸入盛有0.1000mol·L-1ZnSO4溶液中 • 铜电极。将铜电极在稀硝酸内浸洗，取出后冲洗干净插入电极管内，同上加入0.1000mol·L-1CuSO4溶液

  48. 实验步骤 • 电极及电池准备 电池的组合。将饱和KCl溶液注入50ml小烧杯中，得电池： 电池1： Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu 电池2： Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l) 电池3： Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu

  49. 实验步骤 • 电动势的测定 • 根据电位差计的接线图，接好电动势测量线路 • 根据标准电池电动势的温度校正公式算出室温下标准电池的电动势，并按此计算对电位差计的工作电流进行标定。 • 分别测定电池1、2、3的电池电动势。

  50. 实验步骤 • 醌氢醌电极测溶液得pH值 • 取1.0mol·L-1HAc及1.0mol·L-1NaAc溶液各5ml于小烧杯中，混合后加蒸馏水稀释至25ml，作为待测液1 • 取甲液（每升含11.87gNaHPO4·2H2O）1.0ml，乙液（每升含9.078gKH2PO4）19.0ml混合，作为待测液2 • 取甲液和乙液各10.0ml混合，作待测液3 取少量的醌氢醌分别加入各待测液中，用玻棒搅拌均匀，将光亮的铂电极和饱和甘汞电极插入待测液中，测定电池的电动势

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