物质与氧气进行完全氧化燃烧反应时放出的热量,通常被称为燃烧热。燃烧热可以用单位物质的量、单位质量或单位体积的燃料燃烧时放出的能量计量。燃烧反应通常是烃类在氧气中燃烧生成二氧化碳、水并放热的反应。燃烧热可以用弹式量热计测量,也可以直接查表获得反应物、产物的生成焓再相减求得。
所谓完全氧化,对燃烧产物有明确的规定,在经过燃烧反应后,必须呈显本元素的最高化合价。例如,有机化合物中的碳氧化成一氧化碳不能认为完全氧化,只有氧化成二氧化碳才是完全氧化,氢和氧转化成水、氯变为氯化氢等等。
在标准状态下,即在25℃,100kPa时,(旧的标准态压力为1 atm=101 kPa,即1标准大气压,新的标准态压力改为1 bar=100 kPa)1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位为kJ/mol。
mol即摩尔(mole),简称摩,旧称克分子、克原子,是国际单位制7个基本单位之一,符号为mol。每1摩尔任何物质(微观物质,如分子,原子等)含有阿伏伽德罗常量(约6.02×10??)个微粒。使用摩尔时基本微粒应予指明,可以是原子、分子、离子及其他粒子,或这些粒子的特定组合体。约6.02×10??个就是1摩尔,就好比人们常说的一打就是指12个,“摩尔”和“打”一样只是一种特殊的单位量。0.012kg(12克) ??C(碳12)所包含的原子个数就是1摩尔。
规定可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量为标准。例如:H2S(g)+1/2O2(g)===H2O(l)+S↓; ΔH1,由于生成的S没有燃烧完全,所以这个反应放出的热量ΔH1不能作为H2S的燃烧热,当H2S(g)+3/2O2(g)===H2O(l)+SO2(g);ΔH2,这时水的状态为稳定的液态,而也生成稳定的氧化物SO2,所以这时的ΔH2就是H2S的燃烧热。另外,对于水来说,1mol可燃物完全燃烧必须生成液态水时放出的热量才能称为燃烧热,气态水不可以。
一般来说燃烧热比较大的物质燃烧时火焰温度会比较高。但学化学的可能会遇到燃烧热最小,火焰温度却高的现象。例如乙烯的燃烧热就比乙炔的高.但是氧炔焰的温度就比乙烯的高。这是为什么呢,我们仪器来看一下
乙烯和乙炔燃烧的热化学方程式分别为:
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);△H=-2600 kJ?mol-1
C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l);△H=-1411 kJ?mol-1
燃烧热是乙烯 乙炔,但火焰是温度是乙炔燃烧时高.乙炔在空气或氧气中燃烧,其火焰温度可高达3200℃以上。乙炔的燃烧热虽然比乙烷、乙烯等略低,但在完全燃烧时的耗氧量却最少,产生物中的水含量相对较低,水蒸发所需热量损耗较少,因此乙炔燃烧时能够得到更高的温度。
对热的测量是热力学中的一种基本测量需求,量热法也是一种基本实验方法。在恒容条件下可以测得恒容燃烧热Qv,再根据热力学第一定律换算为恒压燃烧热Qp。直接测量热实际上是几乎不可能的,因为热量的传递往往表现为温度的改变,故实际中往往采用测量温差的办法来间接测量热。
雷诺校正的原理简单说为低于室温时体系吸热,高于室温时体系放热,若反应过程从低于室温到高于室温,期间的吸热和放热若能近似相抵,则可以近似看成是绝热过程。
本实验先用标准物质法来测量量热卡计的热容即确定仪器的水当量,然后将待测物(萘)在氧弹中燃烧,达到测量萘的燃烧热的目的。避免环境与体系间的热量传递。这使得我们无法准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温度变化ΔT。因此,我们利用雷诺作图法,即利用扣除背底的方法减少实验误差。