【文章內(nèi)容簡介】 直線，求直線的斜率，并求出反應(yīng)的速率常數(shù)。 ℃℃時(shí)的k值求丙酮碘化反應(yīng)的活化能。 反應(yīng)級(jí)數(shù)的測定。由實(shí)驗(yàn)步聚4中測得的數(shù)據(jù)，分別以lnT對(duì)t作圖，得到四條直線。求出各直線斜率，即為不同起始濃度時(shí)的反應(yīng)速率，代入 (310)、(311) 、(313)式可求出p，q ，r。 思考題 本實(shí)驗(yàn)中，是將丙酮溶液加到鹽酸和碘的混合液中，但沒有立即計(jì)時(shí)，而是當(dāng)混合物稀釋至50mL，搖勻倒入恒溫比色皿測透光率時(shí)才開始計(jì)時(shí)，這樣做是否影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果?為什么? 影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素是什么? 參考文獻(xiàn)[1] 南京大學(xué)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) (第三版), 高等教育出版社，2004年版[2] 北京大學(xué)等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) (第四版), 北京大學(xué)出版社，2002年版[3] 東北師范大學(xué)出版社等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) (第二版), 高等教育出版社，1989年版燃燒熱的測定 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?用氧彈卡計(jì)測定萘的燃燒熱。 了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的區(qū)別。 了解卡計(jì)中主要部分的作用。掌握卡計(jì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。 學(xué)會(huì)用雷諾圖解法校正溫度變化。實(shí)驗(yàn)原理： 燃燒熱的定義是：一摩爾的物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。所謂完全燃燒，即組成反應(yīng)物的各元素,在經(jīng)過燃燒反應(yīng)后，必須呈顯本元素的最高化合價(jià)。如C經(jīng)燃燒反應(yīng)后，變成CO,不能認(rèn)為是完全燃燒。只有在變成CO2時(shí),方可認(rèn)為是完全燃燒。同時(shí)還必須指出，反應(yīng)物和生成物在指定的溫度下都屬于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。： C6H5COOH(固)+O2(氣)=7CO2(氣)+3H2O(液)由熱力學(xué)第一定律，恒容過程的熱效應(yīng)QV，即DU。恒壓過程的熱效應(yīng)QP，即DH。它們之間的相互關(guān)系如下： QP=QV+Dn(RT) 4……(1)或 DH=DU+Dn(RT) 4……(2)其中Dn為反前后氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量之差。R為氣體常數(shù)。T為反應(yīng)的絕對(duì)溫度。 本實(shí)驗(yàn)通過測定萘完全燃燒時(shí)的恒容燃燒熱，然后再計(jì)算出萘的恒壓燃燒DH。 在計(jì)算萘的恒壓燃燒熱時(shí)，應(yīng)注意其數(shù)值的大小與實(shí)驗(yàn)的溫度有關(guān)，其關(guān)系式為：  4……(3)式中的DrCP是反應(yīng)前后的恒壓熱容之差,它是溫度的函數(shù)。一般說來，反應(yīng)的熱效應(yīng)隨溫度的變化不是很大，在較小的溫度范圍內(nèi),我們可以認(rèn)為它是一常數(shù)。 熱是一個(gè)很難測定的物理量，熱量的傳遞往往表現(xiàn)為溫度的改變。而溫度卻很容易測量。如果有一種儀器，已知它每升高一度所需的熱量，那么，我們就可在這種儀器中進(jìn)行燃燒反應(yīng)，只要觀察到所升高的溫度就可知燃燒放出的熱量。根據(jù)這一熱量我們便可求出物質(zhì)的燃燒熱。 在實(shí)驗(yàn)中我們所用的恒溫氧彈量熱計(jì)(恒溫氧彈卡計(jì))就是這樣一種儀器。為了測得恒容燃燒熱，我們將反應(yīng)置于一個(gè)恒容的氧彈中，為了燃燒完全，在氧彈內(nèi)充入20個(gè)左右大氣壓的純氧。這一裝置的構(gòu)造將在下面做詳細(xì)介紹。 為了確定量熱卡計(jì)每升高一度所需要的熱量，也就是量熱計(jì)的熱容，可用通電加熱法或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法。本實(shí)驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法來測量量熱卡計(jì)的熱容即確定儀器的水當(dāng)量。這里所說的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為苯甲酸，其恒容燃燒時(shí)放出的熱量為26460 Jg1。實(shí)驗(yàn)中將苯甲酸壓片準(zhǔn)確稱量并扣除CuNi合金絲的質(zhì)量后與該數(shù)值的乘積即為所用苯甲酸完全燃燒放出的熱量。CuNi合金絲燃燒時(shí)放出的熱量及實(shí)驗(yàn)所用O2氣中帶有的N2氣燃燒生成氮氧化物溶于水，所放出的熱量的總和一并傳給卡計(jì)使其溫度升高。根據(jù)能量守恒原理，物質(zhì)燃燒放出的熱量全部被氧彈及周圍的介質(zhì)(本實(shí)驗(yàn)為3000毫升水)等所吸收，得到溫度的變化為DT，所以氧彈卡計(jì)的熱容為： C卡 4……(4)式中：m為苯甲酸的質(zhì)量(準(zhǔn)確到1180。105克) l為燃燒掉的CuNi合金絲的長度(cm) （Jcm1） dm3的NaOH溶液的體積 moldm3的NaOH所相當(dāng)?shù)臒崃?單位為J)。由于此項(xiàng)結(jié)果對(duì)QV的影響甚微，所以常省去不做。確定了儀器(含3000mL水)熱容，我們便可根據(jù)公式4(4)求出欲測物質(zhì)的恒容燃燒熱QV，即： QV(待測)=()/m(待測物質(zhì)的質(zhì)量)M 4……(5)然后根據(jù)公式4(1)求得該物質(zhì)的恒壓燃燒熱QP，即DH。用雷諾作圖法校正DT：盡管在儀器上進(jìn)行了各種改進(jìn)，但在實(shí)驗(yàn)過程中仍不可避免環(huán)境與體系間的熱量傳遞。這種傳遞使得我們不能準(zhǔn)確地由溫差測定儀上讀出由于燃燒反應(yīng)所引起的溫升ΔT。而用雷諾作圖法進(jìn)行溫度校正，能較好地解決這一問題。將燃燒前后所觀察到的水溫對(duì)時(shí)間作圖，可聯(lián)成FHIDG折線，如圖41和圖42所示。圖4－1中H相當(dāng)于開始燃燒之點(diǎn)。D為觀察到的最高溫度。在溫度為室溫處作平行于時(shí)間軸的JI線。它交折線FHIDG于I點(diǎn)。過I點(diǎn)作垂直于時(shí)間軸的ab線。然后將FH線外延交ab線于A點(diǎn)。將GD線外延,交ab線于C點(diǎn)。則AC兩點(diǎn)間的距離即為DT。圖中AA′為開始燃燒到溫度升至室溫這一段時(shí)間Dt1內(nèi)，由環(huán)境輻射進(jìn)來以及攪拌所引進(jìn)的能量而造成量熱計(jì)的溫度升高。它應(yīng)予以扣除之。CC′為溫度由室溫升高到最高點(diǎn)D這一段時(shí)間Dt2內(nèi)，量熱計(jì)向環(huán)境輻射而造成本身溫度的降低。它應(yīng)予以補(bǔ)償之。因此AC可較客觀的反應(yīng)出由于燃燒反應(yīng)所引起量熱計(jì)的溫升。在某些情況下，量熱計(jì)的絕熱性能良好，熱漏很小，而攪拌器的功率較大，不斷引進(jìn)能量使得曲線不出現(xiàn)極高溫度點(diǎn)，如圖42，校正方法相似。圖41 絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖 圖42 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖 必須注意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)行校正時(shí)，卡計(jì)的溫度與外界環(huán)境的溫度不宜相差太大(最好不超過23℃)，否則會(huì)引入大的誤差。儀器與試劑：氧彈量熱計(jì) 1套， 壓片機(jī) 1臺(tái)，溫差測定儀 1臺(tái)， 調(diào)壓變壓器 2個(gè)，撥動(dòng)開關(guān) 1只， 氧氣鋼瓶(需大于80Kg壓力)氧氣減壓器 1個(gè)， 萬用表 1個(gè)充氧導(dǎo)管 1個(gè)， CuNi合金絲 若干 扳手 1把， 容量瓶(1000mL 1只，2000mL 1只)、苯甲酸(分析純) 萘(分析純)實(shí)驗(yàn)步驟： 儀器介紹： 圖43是實(shí)驗(yàn)室所用的氧彈量熱計(jì)的整體裝配圖，圖44是用來測量恒容燃燒的氧彈結(jié)構(gòu)圖。圖45是實(shí)驗(yàn)充氧的示意圖，下面分別作以介紹。 圖43 氧彈卡計(jì)安裝示意圖 圖44 氧彈的構(gòu)造 圖43中，內(nèi)筒C以內(nèi)的部分為儀器的主體，即為本實(shí)驗(yàn)研究的體系，體系C與外界以空氣層B絕熱，下方有絕緣的墊片4架起，上方有絕熱膠板5敷蓋。為了減少對(duì)流和蒸發(fā)，減少熱輻射及控制環(huán)境溫度恒定，體系外圍包有溫度與體系相近的水套A。為了使體系溫度很快達(dá)到均勻，還裝有攪拌器2，由馬達(dá)6帶動(dòng)。為了準(zhǔn)確測量溫度的變化，我們由精密的溫差測定儀來實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中把溫差測定儀的熱敏探頭插入研究體系內(nèi)，便可直接準(zhǔn)確讀出反應(yīng)過程中每一時(shí)刻體系溫度的相對(duì)值。樣品燃燒的點(diǎn)火由一撥動(dòng)開關(guān)接入一可調(diào)變壓器來實(shí)現(xiàn)，設(shè)定電壓在24V進(jìn)行點(diǎn)火燃燒。 圖44是氧彈的構(gòu)造。氧彈是用不銹鋼制成的，主要部分有厚壁圓筒彈蓋2和螺帽3緊密相連；在彈蓋2上裝有用來充入氧氣的進(jìn)氣孔排氣孔5和電極6，電極直通彈體內(nèi)部，同時(shí)做為燃燒皿7的支架；為了將火焰反射向下而使彈體溫度均勻，在另一電極8(同時(shí)也是進(jìn)氣管)的上方還有火焰遮板9。 量熱計(jì)水當(dāng)量的測定(求C卡) (1) 樣品壓片：壓片前先檢查壓片用鋼模是否干凈，否則應(yīng)進(jìn)行清洗并使其干燥，并用直尺準(zhǔn)確量取長度為20cm左右的細(xì)CuNi合金絲一根，準(zhǔn)確稱量并把其雙折后在中間位置打環(huán)，置于壓片機(jī)的底板壓模上，裝入壓片機(jī)內(nèi)，倒入預(yù)先粗稱的苯甲酸樣品，使樣品粉末將合金絲環(huán)浸埋，用壓片機(jī)螺桿徐徐旋緊，稍用力使樣品壓牢(注意用力均勻適中，壓力太大易使合金絲壓斷，壓力太小樣品疏松，不易燃燒完全)，抽去模底的托板后，繼續(xù)向下壓，用干凈濾紙接住樣品，彈去周圍的粉末，將樣品置于稱量瓶中，在