【职称论文】液体有机物燃烧热测定方法的研究

1液体有机物燃烧热测定方法的研究李敏,龙立平，李旺英摘要：以苯甲酸作引燃剂及液体物质载体，用弹式量热计测定了几种非挥发性液体有机物的燃烧热，该法对非挥发性液体有机物燃烧热的获得，测定结果令人满意。关键词：液体有机物；燃烧热；测定；弹式量热法StudyofIncendiaryHeatofLiquidOrganicMatterLIMin,LONGLi-Ping,LIWang-Ying(DepartmentofChemistry&EnvironmentalEngineering,HunanCityUniversity,YiYang413049)Abstract:Benzoicacidwasusedasthecombustionadjuvantandcarrierofliquidorganicmatter.Weusedtheoxygenbombcalorimetertodeterminetheincendiaryheatofseveralkindsofunvolatilizeliquidorganicmatter.Thegainofthismethodistoachievethecombustionofunvolatilizeliquidorganicmatter,withasatisfiedresult.Keywords:liquidmatter;incendiaryheat;determine;oxygenbombcalorimeter氧弹量热法是一种常用来测定固体物质燃烧热或者生成热的方法。由于有机物燃烧可以放出大量的热量，因而测定有机物燃烧热对生产、生活有很大意义。对液体物质燃烧热测定，有的采用胶囊装液方法[1]，该方法适用范围广，但装样及测量手续麻烦，需先测定胶囊燃烧值；有的采用吹制玻璃小球的方法[2]，该方法对易挥发性液体测定十分有效，但该方法对吹制玻璃小球要求较高，且装样麻烦。对于非挥发性液体样品，我们通过实验摸索，用适量的苯甲酸片作载体，在苯甲酸片上直接滴加适量的液体有机物，来进行测定。实验结果表明，该方法操作简便，点火易成功，且燃烧十分完全，用该方法测定非挥发性液体有机物燃烧热，结果令人满意。1实验原理用氧弹量热法测定有机物燃烧热是恒容的条件下进行的。其燃烧热为恒容燃烧热mvQ,,基金项目：湖南省普通高等学校教学改革研究资助项目（湘教发［2003］98号），湖南省教育厅科学研究基金资助项目(03C116).联系人：龙立平2而一般热化学计算用的值为恒压燃烧热mpQ,，对于理想气体而言这两者存在以下关系：)(,,gBRTQQmVmP（1）其中：R—为摩尔气体常数；T—反应温度,（K）；)(gB—燃烧反应式中气体物质的化学计量系数；氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律，在盛水桶中，放入氧弹，测量燃烧前后水的温差△T，即可求算Qv，其关系如下[3]：TCCWqQWQMWPLLV)(水水样（2）式中：W样—样品的质量，g；M—样品的摩尔质量，g/mol；WL—燃烧丝的质量，gQL—燃烧丝的恒容燃烧热，J/K；水W—水的质量，g；水W—水的比热容，J/K；CP—热量计水热容，J/K；△T—样品燃烧前后水温的变化值，K；q—生成硝酸的产生的热量(对不含N的化合物,可忽略不计)，J。热量计水热容CP是用已知燃烧热的标准物质苯甲酸来标定。因每次的用水量体积或质量相同，则（水W水C+CP）项可作为一定值K处理，K为热量计热容（包含水的热容），K由式(2)得TKQWQMWLLV样（3）TQWQMWKLLV1)(样（4）2实验部分2.1主要仪器和试剂主要仪器：GR-3500型氧弹式热量计（长沙仪器厂）；FC-104电子天平（上海精密3科学仪器厂，）；TP-1000电子天平(湘仪天平仪器厂)；点火丝(金属镍丝，燃烧值-3.24kJ/g)；YQY—370氧气减压器(上海减压器厂)。主要试剂：苯甲酸（分析纯,湖南化学试剂厂）；蓖麻油（分析纯，南宁师范学院化学试剂厂）；甘油（分析纯，南宁师范学院化学试剂厂）；戊醇（分析纯，广东石岐化工厂）；环己烷（分析纯，天津市博迪化工有限公司）；环己醇（分析纯，上海试剂一厂），环己烷（分析纯，上海试剂一厂）。2.2实验方法2.2.1量热计热容K的测定粗称1.0g的苯甲酸压片后并在电子天平上准确称量，将苯甲酸片置于燃烧皿中，连接好燃烧丝，装好氧弹，充入2.3MpaO2，将盛水桶内装入低于室温1℃的蒸馏水3kg,用万用表测量氧弹两极的电阻是否低于7Ω以便检查电阻丝与燃烧皿是否相接触，把氧弹放入盛水桶中，连好温度传感器及其它装置，开动搅拌器，记录相应时间及温度，进行测定。2.2.2液体式样燃烧热的测定固体式样燃烧热的测定是采用固体压片的方法，但对液体有机物而言，因其流动性强，不易压片，因而采用苯甲酸压片作载体滴加液体有机物于其上的方法来测定。粗称0.5～0.7g的苯甲酸压片并在电子天平上准确称量，将苯甲酸片置于燃烧皿中,然后滴加2～3滴液体样品，准确称量，按上述方法实验记录相应时间及温度。3结果与讨论3.1样品的用量实验中样品的用量是影响准确度的关键因素之一[4]，称取的样品量过少，会使雷诺温度校正图中“突越”部分变短，会造成较大的温度测量误差。称取的样品量过多，虽然减少了温度测量误差，但是增大了耗氧量，致使氧弹中冲氧量相对不足，同时由于大量样品燃烧放出大量的热和CO2,导致样品在局部高温、高浓度CO2条件下的焦碳化，从而样品的燃烧不完全，测定结果偏低。实验结果表明：样品使用量的选择以使苯甲酸可以吸收而又不流到坩埚内为宜，此时燃烧前后温度变化在1.5~2.0℃左右为宜。3.2样品的压片与吸附压片是整个实验的关键步骤之一[5]，在固体样品测试中，压片太紧，药片不易燃烧，压片太松，药品溅失，误差大。而在液体燃烧热测定方法中，要使苯甲酸可以尽量吸收样4品，压片相对固体压片要松一点，同时也要避免药品溅失。3.3温度△T的校正——雷诺温度校正图实验时，系统与环境有热交换，为减少误差必须对温差(△T)进行校正，实验中采用苯甲酸0.9337g压片，所得其温度时间曲线如图1所示。由图1可知△T=1.692K，再由式(4)所得K为14.72kJ/K4样品测定在20.8℃,1.01×105Pa实验条件下，用苯甲酸作标准燃烧物质并测得量热计热容14.72kJ/k，以待测苯甲酸样品为载体，分别滴加甘油、蓖麻油、戊醇、环已醇、环已烷五个样品测定其ΔT，并按式（2）测得5种有机物燃烧热实验数据见表1表1液体有机物的量热数据样品W样/(g)M1/(g)QL/(g)T/(K)-Qp测/(KJ.mol-1)-Qp理/(KJ.mol-1)相对误差/(%）甘油0.24670.57550.01431.3251587.81661.0-4.4蓖麻油[3]0.10790.68110.01021.51933598.032428.0+3.6戊醇0.07820.58780.01221.2653269.03320.8-1.6环己醇0.09710.65040.01171.4313711.63726.7-0.4环己烷0.06560.55920.01361.2173951.43919.9+0.8由此可知，采用上述测定方法，测定难挥发性液体样品的燃烧热，其操作简便，结果准确参考文献：图1苯甲酸温度对时间曲线t/min0510152025T/0C19.619.820.020.220.420.620.821.021.221.421.621.822.0t/min02468101214161820T/0C20.220.420.620.821.021.221.421.621.822.022.25[1]闺学海,朱红等.液体试样燃烧热的测定方法[J].化学研究.2000.11(4):50-51[2]贺洛夫,戴志松等.SI常用化学数据[M].武汉:华中师范大学出版社.1993:84-87[3]靳福泉,邹丽君等.蓖麻油燃烧热的测定及其生成烚的转换[J].科技情报开发与经济.2003.13(7):118-119[4]蓝庭钊,曾平.物理化学燃烧热试验探讨[J].内江师范学院学报.2002.17(4):70-72[5]王运华,孙传庆等.苯甲酸助燃氧弹量热法测定高燃点物质的燃烧热[J].石河子大学学报(自然科学版).2002.6(2):167-169[6]印永嘉.大学化学手册[M].山东:山东科学技术出版社出版.1985:783