CN201107288Y - 化学反应摩尔焓变测定实验仪器 - Google Patents
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Abstract
一种化学反应摩尔焓变测定实验仪器，在壳体内设置电磁搅拌器，壳体上电磁搅拌器上方设置有量热计反应杯，在量热计反应杯上设置安装有加料器和两个温度传感器的量热计盖，温度传感器通过导线与数显温度计相连接，在壳体上设置有两个数显温度计、秒表、控制开关、通过导线与电磁搅拌器相连接的电位器、通过导线与数显温度计相连接的数显温度计开关。量热计反应杯为夹层聚甲基丙烯酸甲酯杯，底面为平面，热损失很小。采用本实用新型进行实验，十次测定结果的相对标准偏差为0.58％，所测定的摩尔焓变与理论值的相对误差为2.0％。本实用新型具有设计合理、结构简单、测试结果准确、实验速度快等优点，可在高等学校的化学实验课中推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于化学实验技术领域，具体涉及到化学反应摩尔焓变测定实验仪器。
背景技术
“化学反应热的测定”是大学“普通化学”和“无机化学”课程实验教学基本要求中规定的实验内容。一般以“化学反应摩尔焓变的测定”作为实验项目，即采用定量的硫酸铜溶液与过量的锌粉在保温杯中反应，以外推作图法求得反应的ΔT来计算反应的摩尔焓变。该实验的原理和方法已为大家公认，在多年来的教学实践中，大多数院校采用一只保温杯和一支精密温度计(具有0.1℃分度)、放大镜、秒表等来完成该实验。学生的实验结果表明，这种操作难以获得满意的实验结果，所测定的实验数据可靠性差，反应温度随反应时间变化的关系不成线性关系，实验结果与理论值的相对误差超过10％，甚至更大，已无法使学生获得实验的科学性、可靠生和准确性的训练。因此，该实验仪器及方法的改进势在必行。在高等学校的化学实验课教学中，当前迫切需要解决的技术问题是提供一种简单易行的化学反应焓变的测定实验仪器
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述化学反应摩尔焓变测定实验装置的缺点，提供一种设计合理、操作简单、测量结果准确的化学反应摩尔焓变测定实验仪器。
解决上述技术问题采用的技术方案是：在壳体内设置电磁搅拌器，壳体上电磁搅拌器上方设置有量热计反应杯，在量热计反应杯上设置安装有加料器和两个温度传感器的量热计盖，温度传感器通过导线与数显温度计相连接，在壳体上设置有两个数显温度计、秒表、控制开关、通过导线与电磁搅拌器相连接的电位器、通过导线与数显温度计相连接的数显温度计开关。
本实用新型的加料器为：加料器壳体内设置有阀门杆套，阀门杆套内设置安装有弹簧、且下端与阀门联接的阀门杆。
本实用新型的阀门的下端面为平面，上表面为球面。
本实用新型的量热计反应杯为夹层聚甲基丙烯酸甲酯杯，量热计反应杯的底面为平面。
本实用新型在量热计反应杯下设置电磁搅拌器，使得量热计反应杯内的反应物能充分地进行化学反应，在量热计反应杯上设置带阀门的加料器，量热计反应杯为夹层杯，量热计反应杯采用热传导系数较小的聚甲基丙烯酸甲酯制成，底面为平面，这种结构的量热计反应杯，热损失很小，所测试的热量值准确。采用本实用新型进行实验，十次测定结果的相对标准偏差为0.58％，所测定的摩尔焓变与理论值的相对误差为2.0％。本实用新型具有设计合理、结构简单、测试结果准确、实验速度快等优点，可在高等学校的化学实验课中推广使用。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是图1中加料器5的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。
实施例1
在图1中，本实施例的化学反应摩尔焓变测定实验仪器由壳体1、数显温度计2、量热计反应杯3、量热计盖4、加料器5、温度传感器6、控制开关7、电磁搅拌器8、电位器9、数显温度计开关10、秒表11联接构成。
在壳体1内安装有电磁搅拌器8，在壳体1上电磁搅拌器8的正上方放置量热计反应杯3，电磁搅拌器8用于对量热计反应杯3内的化学反应物进行搅拌，使化学反应物加速反应，量热计反应杯3用于化学反应物在其内进行化学放热反应，本实施例的量热计反应杯3为夹层杯，量热计反应杯3采用热传导系数较小的聚甲基丙烯酸甲酯制成，量热计反应杯3的底面为平面，这种结构的量热计反应杯3，热损失很小，所测试的热量值准确。在量热计反应杯3的上端盖有量热计盖4，量热计盖4上安装有加料器5和两个温度传感器6，温度传感器6插入到量热计反应杯3内。在壳体1上安装有两个数显温度计2，每个数显温度计2通过导线分别与一个温度传感器6相连接，测试化学反应物进行化学反应过程中的温度变化时，用一个数显温度计2，温度传感器6将接收到量热计反应杯3内化学反应物进行化学反应所放出的热量转换成电信号输出到数显温度计2，由数显温度计2显示出量热计反应杯3内化学反应物进行化学反应过程中的温度变化。测试量热计反应杯3的热容时用两个数显温度计2进行测试。在壳体1上还安装有秒表11、两个数显温度计开关10、控制开关7、电位器9，秒表11用于记录量热计反应杯3内化学反应物进行化学反应过程中温度变化的时间，电磁搅拌器8由电位器9调节转速，打开控制开关7，电磁搅拌器8运转，对量热计反应杯3内的化学反应物进行搅拌，数显温度计开关10通过导线与数显温度计2相连接，测试量热计反应杯3内的化学反应物进行化学反应时的温度变化，应先打开数显温度计开关10并记录时间。
本实施例的加料器5由阀门杆套5-1、阀门杆5-2、联接板5-3、弹簧5-4、阀门5-5、加料器壳体5-6联接构成。加料器壳体5-6内安装有阀门杆套5-1，阀门杆套5-1用同一平面内相互间隔为120°的三块联接板5-3固定联接在加料器壳体5-6内，阀门杆套5-1内安装有阀门杆5-2，阀门杆5-2上安装有弹簧5-4，阀门杆5-2的下端通过螺纹与阀门5-5联接，阀门5-5位于加料器壳体5-6内的下端。本实施例阀门5-5的下端面为平面，上表面为球面，在弹簧5-4的弹力作用下，阀门5-5将加料壳体1内的下端密封。化学反应物可从加料壳体1的上端加入到加料壳体1内，加料时，实验者向下按动阀门杆5-2，阀门杆5-2向下移动，阀门5-5向下移动，阀门5-5打开，加料器壳体5-6内的化学反应物从阀门5-5与加料器壳体5-6下端之间的间隙流到量热计反应杯3内进行化学反应。
以锌与硫酸铜进行化学反应说明本实用新型的工作原理如下：
按化学反应物的摩尔比量取100mL的0.16～0.2mol.L-1的硫酸铜溶液加入到量热计反应杯3内，在量热计反应杯3内放入搅拌磁子，称取2.4g的锌粉，装入加料器5中，盖好量热计盖4，插入温度传感器6，将量热计反应杯3放在电磁搅拌器8上，开启控制控制开关7，用电位器9调节电磁搅拌器8的搅拌速度为200r/min，同时按下秒表11，每隔15～30秒记录一次反应物的温度。当起始温度趋于平衡后，按动加料器5的阀门杆5-2，迅速加入加料器5内的锌粉，按每隔6～10秒间隔测定量热计反应杯3内反应物的温度，当温度升至最高点后，继续以每隔15～-30秒测试量热计反应杯3内化学反应物的温度，直至降低到0.5～0.6℃时停止测试。利用(1)式可计算出反应的摩尔焓变。
ΔrHm＝-(Vsρscs+Cb)ΔT/{c(CuSO4)·Vs} (1)
(1)式中ΔrHm为摩尔焓变(kJ·mol-1)，Vs为反应后溶液的体积(mL)，ρs为反应后溶液的密度(取1.03g/mL)，cs为反应后溶液的比热容(取4.18J·g-1·K-1)，ΔT为反应前后溶液的温度升高值(由作图外推法确定)，c(CuSO4)为CuSO4溶液的浓度(mol·L-1)，Cb为量热计反应杯3的热容，Cb值为22.5J·K-1。
Claims (4)
1、一种化学反应摩尔焓变测定实验仪器，其特征在于：在壳体(1)内设置电磁搅拌器(8)，壳体(1)上电磁搅拌器(8)上方设置有量热计反应杯(3)，在量热计反应杯(3)上设置安装有加料器(5)和两个温度传感器(6)的量热计盖(4)，温度传感器(6)通过导线与数显温度计(2)相连接，在壳体(1)上设置有两个数显温度计(2)、秒表(11)、控制开关(7)、通过导线与电磁搅拌器(8)相连接的电位器(9)、通过导线与数显温度计(2)相连接的数显温度计开关(10)。
2、按照权利要求1所述的化学反应摩尔焓变测定实验仪器，其特征在于所说的加料器(5)为：加料器壳体(5-6)内设置有阀门杆套(5-1)，阀门杆套(5-1)内设置安装有弹簧(5-4)、且下端与阀门(5-5)联接的阀门杆(5-2)。
3、按照权利要求1所述的化学反应摩尔焓变测定实验仪器，其特征在于：所说的阀门(5-5)的下端面为平面，上表面为球面。
4、按照权利要求1所述的化学反应摩尔焓变测定实验仪器，其特征在于：所说的量热计反应杯(3)为夹层聚甲基丙烯酸甲酯杯，量热计反应杯(3)的底面为平面。
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