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物理化学实验思考题及参考答案(5)

来源:网络收集 时间:2018-09-25 下载这篇文档 手机版
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当适量待测物质燃烧后使热量计中的水温升高1.5-2.0℃。将燃烧前后历次观测到的水温记录下来,并作图,连成abcd线(图71-3)。图中b点相当于开始燃烧之点,c点为观测到的最高温度读数点,由于量热计和外界的热量交换,曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1,c点对应的温度T2,其平均温度为T,经过T点作横坐标的平等线TO,与折线abcd相交于O点,然后过O点作垂直线AB,此线与ab线和cd线的延长线交于E,F两点,则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。如图71-3所示,EE?表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高,这部分必须扣除;而FF?表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低,因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。

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71-3

雷诺校正图 图 71-4 绝热良好时的雷诺校正图

有时热量计的绝热情况良好,热量散失少,而搅拌器的功率又比较大,这样往往不断引进少量热量,使得燃烧后的温度最高点不明显出现,这种情况下ΔT仍然可以按照同法进行校正(图71-4)。

必须注意,应用这种作图法进行校正时,量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大(最好不超过2-3℃),否则会引起误差。

6. 燃烧热测定实验成败的关键是什么?怎样提高点火效率?

答:燃烧热测定实验成功的首要关键是保证样品完全燃烧;其次,还须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给热量计本身及其介质,而几乎不与周围环境发生热交换。压片不能压的太紧,点火丝与药品要接触良好,不要短路,可提高点火效率。

7. 氧弹式量热计在中,哪些部件属于体系?哪些属于环境?实验过程中有无热损耗?这些热损耗对实验结果有何影响?

答:氧弹热量计中氧弹、水桶、温度计、搅拌器、桶中的水属于体系,除了体系外的其他的部分都是环境。 只要体系和环境间有温差就会有热损耗,当环境温度高于体系温度时,环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高;当体系温度高于环境温度时,热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低,从而使燃烧前后温度的变化不能直接准确测量,即直接测量的温差不是测真实温差。 8. 氧弹充气后,用万用表检查两电极,导电不良应如何处理?

答:把氧弹里面氧气放掉,打开氧弹盖,检查点火丝是否与电极接好,重新装点火丝。

9. 在燃烧热的测定实验中,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:在燃烧热的测定实验中以下因素容易造成误差:(1)样品压片过程中混入污染物、称重后脱落、造成称重误差;(2)如果样品燃烧后残留了不易观测到的试样残留物、而又把它当作没有残留完全充分燃烧处理数据,势必造成较大误差;(3) 搅拌器功率较大,搅拌器不断引进的能量形成误差;(4)热量计的绝热性能应该良好,如果存在有热漏,漏入的热量造成误差;(5)数据处理中用直接测量的温差当成真实温差进行计算;

提高本实验的准确度应该从以下几方面考虑:(1)待测样品需干燥,受潮样品不易燃烧且称量有误差;(2)严格控制样品的称量范围;(3)压片机要专用,清洁干净;(4)将压片制成的样品放在干净的称量纸上,小心除掉易脱落部分,然后在分析天平上精确称量;(5)用用雷诺法校法得到真实温差。

10. 燃烧热的定义是什么?恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系是什么?

答:燃烧热的定义定义:1mol的物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热。所谓完全燃烧是指该化合物中的C变为CO2(气),H变为H2O(液),S变为SO2(气),N变为N2(气),Cl成为HCl(水溶液),其它元素转变为氧化物或游离态。

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绝热较差时的

燃烧热可在恒压或恒容条件下测定,在恒容条件下测的燃烧热为恒容燃烧热Qv,在恒压条件下测的燃烧热为恒压燃烧热。由热力学第一定律可知:在不做非膨胀功情况下,恒容燃烧热Qv等于内能变化ΔU,恒压燃烧热Qp等于焓变化ΔH。在氧弹式热量计中测得燃烧热为Qv,而一般热化学计算用的值为Qp,两者可通过下式进行换算:

Qp=Qv十ΔnRT (1)

式中:Δn为燃烧反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差;R为摩尔气体常数;T为反应热力学温度。

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:在燃烧热的测定实验中,只要体系和环境间有温差就会有热损耗,当环境温度高于体系温度时,环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高;当体系温度高于环境温度时,热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低,从而使燃烧前后温度的变化不能直接准确测量,即直接测量的温差不是测真实温差,因此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?

答:当适量待测物质燃烧后使热量计中的水温升高1.5-2.0℃。将燃烧前后历次观测到的水温记录下来,并作图,连成abcd线(图71-3)。图中b点相当于开始燃烧之点,c点为观测到的最高温度读数点,由于量热计和外界的热量交换,曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1,c点对应的温度T2,其平均温度为T,经过T点作横坐标的平等线TO,与折线abcd相交于O点,然后过O点作垂直线AB,此线与ab线和cd线的延长线交于E,F两点,则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。如图71-3所示,EE?表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高,这部分必须扣除;而FF?表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低,因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。

有时热量计的绝热情况良好,热量散失少,而搅拌器的功率又比较大,这样往往不断引进少量热量,使得燃烧后的温度最高点不明显出现,这种情况下ΔT仍然可以按照同法进行校正(图71-4)。

必须注意,应用这种作图法进行校正时,量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大(最好不超过2-3℃),否则会引起误差。

71-3 雷

图 71-4 绝热良好时的雷诺校正图

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:氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律,样品完全燃烧所释放出的热量使氧弹本身及其周围的介质(实验用水)和热量计有关的附件温度升高,测量介质在燃烧前后体系温度的变化值ΔT,就可求算出该样品的恒容燃烧热,其关系式如下:

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