材料物化实验讲义-第一学期 -

73彩票与坩埚壁不能相碰)。按图5.2将铁丝两端固定在氧弹电极上。铁丝与药片充分接触,但与燃烧皿切不可相碰,以免造成短路。在弹杯中注入10ml水,把弹头放入弹杯中,用手拧紧。用万用电表检查两极间电阻值,一般不应大于10 Ω,保证线路连接良好。

图5.2 氧弹内部示意图

1—电极;2—燃烧皿;3—铁丝;4—药片

73彩票(3)充氧气: 首先顺次打开氧气钢瓶总阀门和减压阀门,开始先充入少量氧气(约0.5MPa),然后将氧弹中的氧气放掉,借以赶出氧弹中的空气,再向氧弹中充入约2Mpa的氧气(勿超过2.5 MPa)。关闭氧气瓶总阀门,放掉氧气表中的余气。再次用万用表检查两电极间的电阻。如阻值过大,可能是电极与弹壁短路,则应放出氧气,开盖检查并连接好后重新充气,待用。 (4)调节水温

用温差测量仪测定夹套内空气温度,待温度稳定后记录其温度值。用大容量瓶(1L)准确量取自来水3 L于内桶中(先称量内桶重量,加水后称量总重,确保水量在3000 g 左右)。再将氧弹放入(注意内桶中放置的氧弹底座的方向),水面刚好盖过氧弹。如氧弹有气泡逸出,说明氧弹漏气,寻找原因并排除。将两根电极线一端插入氧弹两电极上,另一端插入点火输出孔,电极线嵌入桶盖的槽中,缓缓盖上盖子,注意观察使搅拌器不与氧弹相碰。同时将温差测量仪探头从夹套中取出,擦干后插入内筒水中。在面板上按下搅拌按钮,开始搅拌。 (5)点火

73彩票开启SHR-15恒温式热量计的电源开关,点火指示灯亮,开启搅拌开关,进行搅拌。水温基本稳定后,将温差仪“采零”并“锁定”。待温度稳定后,设置蜂鸣60秒一次,每隔60秒记录一次温差值(精确至±0.002℃),直至连续10次水温有规律微小变化。设置蜂鸣15秒一次,按下“点火”按钮,此时点火指示灯灭,停顿一会点火指示灯又亮,直到燃烧丝烧断,点火指示灯才灭。氧弹内样品一经燃烧,水温很快上升,点火成功。每隔15秒,记录一次温差值,直至两次读数差值小于0.005℃,设置蜂鸣60秒一次,每隔60秒记录一次温差值(精确至±0.002℃),连续读10个点,实验结束。

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73彩票注意:水温没有上升,说明点火失败,首先看温度传感器位置是否正确。其次应关闭电源,取出氧弹,

放出氧气,仔细检查加热丝及连接线,找出原因并排除。 (6)校验

实验停止后,关闭电源,将传感器放入外筒。取出氧弹,放出氧弹内的余气。旋下氧弹盖,测量燃烧后残丝长度并检查样品燃烧情况。样品没完全燃烧,实验失败,须重做;反之,说明实验成功。

73彩票3、测待测物的燃烧热

粗略称取1.5 g左右蔗糖,压片后精确称重(注意压片机的清洗,不可混入苯甲酸),同法进行上述实验操作一次。

五、数据记录与处理 1、 作雷诺校正图。

73彩票2、 查表得苯甲酸的燃烧热数据,计算介质水的热容和量热计的水当量及热容。 3、 计算蔗糖的定容燃烧热及定压燃烧热,并与文献值比较。 六、思考题

1. 在使用氧气钢瓶及氧气减压阀,应注意哪些规则?

73彩票2. 写出蔗糖燃烧过程的反应方程式。如何根据实验测得的Qv 求出Qp? 3. 用电解水制得的氧气进行实验可以吗?何故?

4. 测得非挥发性可燃液体的热值时,能否直接放在氧弹中的石英杯(或不锈钢杯)里测定?

注意事项

1、 未取出温感器,不得开盖,以免损坏温度传感器; 2、 点火线安装时不能碰壁; 3、 压片时不可太松;

4、 点火开关只按一次即可;

5、 先调节好读数记时时间为30秒,再开始读数; 6、充氧时注意操作,手上不可附有油腻物。

苯甲酸的恒压燃烧热: -26460 J/g (如何计算恒容燃烧热); 引燃铁丝燃烧热:-2.9 J/cm 。

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73彩票实验四 分解反应平衡常数的测定

73彩票一、实验目的

73彩票1.用静态平衡压力法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力,并求出反应的平衡常数; 2.了解温度对反应平衡常数的影响,计算氨基甲酸铵分解反应的热力学函数; 3.学会低真空实验技术,了解等压计的构造及压力的测量。 二、实验原理

氨基甲酸铵的分解反应为:

NH2COONH4(固)

Kp=p2?pCO2

NH3式中,pNH3、pCO2分别为平衡时NH3和CO2的分压,又因固体氨基甲酸铵的蒸气压可忽略不计,故体系的总压p总为: p总=pNH3+pCO2 称为反应的分解压力,从反应的计量关系知

2NH3(气)+CO2(气)

纯固态物质的活度为1,在压力不太大是气体的逸度系数近似为1,故反应平衡常数Kp为:

pNH3 =2pCO2

21则有 pNH3=p总和pCO2=p总

33Kp= (2p总)2 ?(1p总) =4p3

总3327可见当体系达平衡后,测得平衡总压后就可求算实验温度的平衡常数Kp。

平衡常数Kp称为经验平衡常数。为将平衡常数与热力学函数联系起来,我们再定义标准平衡常数。化学热力学规定温度为T、压力为100kpa的理想气体为标准态,100kpa称为标准态压力。pNH3 、

73彩票pCO2或p总除以100kpa就得标准平衡常数。

? = (

Kp2p总)2 ? (1p总) = 4 (p总)3 = 43 (6-1) p总?153p?3p?27p27?10温度对标准平衡常数的影响可用下式表示:

?dlnKp=△Hm

RT2dT式中,△Hm为等压下反应的摩尔焓变即摩尔热效应,温度范围不大时△Hm可视为常数,积分得: lnK?=-

73彩票p?-作lnKp△Hm+C

(6-2)

RT1图应得一直线,斜率S=-△Hm,由此算得△H =-RS。氨基甲酸铵分解反应是吸热反

m

RT应,25℃时△Hm=159.32kJ/mol,温度对平衡常数影响较大,实验时必须控制好恒温槽得温度使灵敏度在±0.1℃之内。

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三、仪器与试剂

试剂:氨基甲酸铵;硅油或石蜡油。

仪器:数字式真空测压仪;真空装置一套;等压计;恒温槽;氨基甲酸铵; 四、实验步骤(压力计和缓冲储气罐的使用方法同实验四)

1.了解真空泵、恒温槽、真空压力计的使用及注意事项。

精密数字压力计(真空压力计)的使用方法

图2 前面板示意图

73彩票① 单位键:选择所需要的计量单位 ② 采零键:扣除仪表的零压力值(即零点漂移) ③ 复位键:程序有误时重新启动CPU ④ 数据显示屏:显示被测压力数据

73彩票2.了解缓冲储气罐的气路连通原理,熟悉使用储气罐控制系统真空度。(储气罐下部大箱和上部小管分别有什么作用?)

73彩票缓冲储气罐的使用方法 (调节阀在旋转时动作一定要缓慢,以免损坏阀门造成漏气)

图3 缓冲储气罐示意图

① 安装

用橡胶管将真空泵气嘴与缓冲罐接嘴相连。接口1用堵头塞紧。接口2与数字压力表连接。 ② 整体气密性检查

73彩票将进气阀、阀2打开,阀1关闭(三阀均为顺时针旋转关闭,逆时针旋转开启)。启动真空泵抽真空至压力为-100 KPa左右,关闭进气阀、及真空泵。观察数字压力计,若显示数值无上升,说明整体气密性良好。否则需查找并清除漏气原因,直至合格。

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③“微调部分”的气密性检查

关闭阀2,用阀1调整“微调部分”的压力,使之低于压力罐中压力的1/2,观察数字压力计,其显示值无变化,说明气密性良好。若显示值有上升说明阀1泄漏,若下降说明阀2泄漏。

73彩票3.了解原理后接好管路,报告实验教师检查。样品瓶A中装入三分之一至二分之一量氨基甲酸铵粉末,等压计B中装适量硅油,接入真空系统。

4.试漏: 抽真空至约-92 KPa,关闭系统与真空泵的连通旋钮,数分钟内真空计读数基本不变,表明系统不漏气。否则需检漏(因本实验所需真空度较高,试漏时要抽气至真空系统压力ps<8.5kPa (约 - 92 kPa)) 5.确认不漏气后,在ps<8.5kPa下继续抽气并调节恒温槽温度为(30±0.1)℃。大约10 min后Ab管上方空间与氨基甲酸铵固体所吸附的空气已被排尽。关闭平衡阀2,及进气阀,然后关闭循环水泵。将储气罐的平衡阀1缓缓打开放入空气,使空气有控制地进入真空系统,系统压力ps逐渐增加,等压计c管液面下降,b管液面上升,至两液面暂时相平。此项操作要重复多次才能使bc管液面最终持平,反应达到平衡。判断反应平衡需bc液面持平保持2 min以上,记录ps值,30℃时应为17±0.5kPa。如果超出误差范围,偏大表明空气未排尽,偏小表明未达平衡。切实作好这一步,后续步骤才能准确。读取压差仪的压差、大气压力计压力及恒温槽温度,计算分解压。

73彩票6.检查氨基甲酸铵瓶内的空气是否已经完全排净:重复第2、3两步的操作,继续抽气3-5 min,重新测量303 K下氨基甲酸铵的分解压。若两次测量结果相差小于260~270 Pa,可以进行下一温度下分解压的测量。

7.依次将恒温槽温度升至34、38、42和45℃,测量每一温度下的分解压。在升温过程中应该注意通过压力调节阀十分缓慢的向系统中放入适量空气,保持等压计的两臂油封液面水平,既不要使氨基甲酸铵瓶里的气体通过油封冒出,更不要让放入的空气通过油封进入氨基甲酸铵瓶。

73彩票8.结束实验:关闭恒温槽搅拌电机及继电器的电源;缓慢地从压力调节阀向系统中放入空气,使空气以不连续鼓泡的速度通过等压计的油封进入氨基甲酸铵瓶中。 注意:抽气、充气必须缓慢操作,以免压差过大而使零压计中的硅油冲入样品瓶。

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