3种自选煤样燃烧热的测定＊

赵丽娜，姜大雨，刘春玲，王秀艳

（吉林师范大学化学学院，吉林四平 136000）

3种自选煤样燃烧热的测定＊

赵丽娜，姜大雨，刘春玲，王秀艳

（吉林师范大学化学学院，吉林四平 136000）

利用燃烧热测定实验的原理和装置，选取3种煤样对其燃烧热进行测定.测定结果表明，一号煤样燃烧最完全，燃烧热也最大，是3个煤样中最好的一种.

煤样；燃烧热；测定

应对全球气候变化，保障能源安全是世界各国共同面对的挑战［1］.然而如今的坏境问题正成为中国乃至全世界所面临的重大问题.煤炭是中国的主要能源之一，因煤炭燃烧性能较差，其温室气体（CO2）排放的强度和控制的难度也大，再加上中国能源技术相对较为落后，故导致中国CO2排放量居世界第二［2］.因此，中国要从根本上降低CO2排放量，实现节能减排，促进绿色发展，针对中国发展低碳经济的优势、机遇和挑战等问题，必须采取具体的节能减排措施［3－4］.

由于各种煤性质上的差异，燃烧时放出的能量，排放的温室气体量也有所不同，因此选择一种能量高、热量大、污染小的好煤有一定的现实意义.笔者从不同厂家抽取3种煤样，分别用一号、二号、三号样标注，通过测定其燃烧热，给出一个综合结果，供人们参考.

1 实验部分

1.1 实验原理

由热力学第一定律可知：在不做非体积功情况下，恒容燃烧热QV＝ΔU，恒压燃烧热.在氧弹量热计中测得燃烧热为QV，而一般热化学计算值为QP，且QP＝QV＋ΔnRT.其中：Δn为产物气体物质的量之和与反应物气体物质的量之和之差；R为气体常数；T为反应的热力学温度.实验中因为煤是混合物，无法准确写出其对应的燃烧反应方程式，所以只给出煤样的恒容燃烧热［5］.图1示出燃烧热装置的构造.

1.2 仪器与试剂

仪器：燃烧热试验仪1套，压片机1台，氧气钢瓶及减压阀1只，扳手1只，台枰1台，电子天平1台.试剂：煤样（一号、二号和三号），苯甲酸（A.R.），点火丝（镍）.

1.3 实验步骤

（1）量热计水当量W卡的测定.称取烘干的苯甲酸约0.6g，取20cm左右的点火丝1根，准确称量，将其在压片机上压片，准确称重.将样品点火丝装置氧弹中，冲入约2MPa氧气.将氧弹装入量热计中，连接好其他附件，每隔60s记录一个温度，记录10min，改为30s计时，按下“点火”按钮，开始煤样的燃烧，记录温度，当温度上升明显缓慢后改为每隔60s记录一次温度，记录10min，停止实验，称量剩余点火丝的质量备用.

图1 燃烧热装置

（2）3种煤样燃烧热的测定.分别称取一号、二号、三号煤样各约0.5g，按上述操作步骤测量3种煤样的恒容燃烧热QV.

1.4 3种煤样燃烧热的计算

根据mQV＝W卡Δθ－Q点火丝m点火丝求算煤样的燃烧热.其中：m为待测物质的质量（g）；QV为待测物质的恒容摩尔燃烧热；Q点火丝（镍）＝3 243J·g－1；Δθ为燃烧热前后量热计温度的变化值；W卡为量热计水当量，可通过苯甲酸（QV＝26 460J·g－1）来标定.

2 结果与讨论

2.1 量热计水当量（W卡）的测定

（1）根据实验数据，绘制苯甲酸燃烧热测定曲线，见图2.

（2）量热计常数K的求算.样品名称：苯甲酸.点火丝质量0.035 6g，样品＋点火丝质量0.577 3g，剩余点火丝质量0.034 8g.

根据恒容燃烧热计算公式mQV＝W卡Δθ－Q点火丝m点火丝，已知Q点火丝＝3 243J·g－1，Q苯甲酸＝2 6 460J·g－1，Δθ＝1.16℃，m苯甲酸＝0.577 3－0.035 6＝0.541 7g，m点火丝＝0.035 6－0.034 8＝8×10－4g，则

2.2 一号煤样燃烧热的测定

（1）根据实验数据，绘制一号煤样燃烧热测定曲线，见图3.

图2 苯甲酸燃烧测定曲线

图3 一号煤样燃烧热测定曲线

（2）一号煤样燃烧热的求算.点火丝质量0.047 8g，点火丝＋药品质量0.722 3g，剩余点火丝的质量0.033 5g，剩余杂质质量0.094 7g.

根据恒容燃烧热计算公式mQV＝W卡Δθ－Q点火丝m点火丝，已知m点火丝＝0.047 8－0.033 5＝0.014 3g，m样品＝0.722 3－0.047 8－0.094 7＝0.579 8g，m样品＝0.511 2－0.022 3－0.048 2＝0.440 7g，则

2.3 二号煤样燃烧热的测定

（1）根据实验数据，绘制二号煤样燃烧热测定曲线，见图4.

（2）二号煤样燃烧热的求算.点火丝质量0.031 6g，点火丝＋药品质量0.538 8g，剩余点火丝的质量0.009 5g，剩余杂质质量0.086 7g.

根据恒容燃烧热计算公式mQV＝W卡Δθ－Q点火丝m点火丝，已知m点火丝＝0.031 6－0.009 5＝0.022 1g，m样品＝0.538 8－0.031 6－0.086 7＝0.420 5g，则

2.4 三号煤样燃烧热的测定

（1）根据实验数据，绘制三号煤样燃烧热测定曲线，见图5.

图4 二号煤样燃烧热测定曲线

图5 三号煤样燃烧热测定曲线

（2）三号煤样燃烧热的求算.点火丝质量0.022 3g，点火丝＋药品质量0.511 2g，剩余点火丝质量0.010 0g，剩余杂质质量0.048 2g.

根据恒容燃烧热计算公式mQV＝W卡Δθ－Q点火丝m点火丝，已知m点火丝＝0.022 3－0.010 0＝0.021 3g，m样品＝0.511 2－0.022 3－0.048 2＝0.440 7g，则

3 结论

通过对上述3种煤样燃烧热的测定可知，一号煤样的燃烧最完全，且放热最多，虽然二号煤样燃烧后的杂质量小于一号样品，但是其燃烧的完全程度不如一号，三号煤样的杂质量最少，但是燃烧热值也最小；因此，可总结为一号煤样最好，最可取.

［1］ 东北师范大学等校.物理化学实验［M］.第2版.北京：高等教育出版社，1989：45－49.

［2］ 清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验［M］.第1版.清华大学出版社，1991：26－37.

［3］ 罗澄源.物理化学实验［M］.第3版.北京：高等教育出版社，1991：26－37.

［4］ 冯之浚，周 荣.低碳经济：中国实现绿色发展的根本途径［J］.中国人口资源与环境，2010，20（4）：69－72.

［5］ 王秀艳，赵丽娜.物理化学实验［M］.第1版.吉林：吉林大学出版社，2010：22－27.

（责任编辑 向阳洁）

Assay of Combustion Heat of Three Optional Coal Samples

ZHAO Li-na，JIANG Da-yu，LIU Chun-ling，WANG Xiu-yan
（College of Chemistry，Jilin Normal University，Siping 136000，Jilin China）

On the basis of the combustion heat theory，the combustion heat of the three optional coal samples from three different mines were assayed.Form the results of the test，sample No.1is not only burnt completely but also produces the highest combustion heat.It is the best of the three samples coal.

coal sample；combustion heat；assay

O642.1

B

10.3969／j.issn.1007－2985.2013.05.019

1007－2985（2013）05－0079－03

2013－03－25

吉林师范大学高等教育教学研究项目资助（JSJY1213）；吉林省教育科学“十一五”规划课题（GH11176）

赵丽娜（1975－），女，吉林四平人，吉林师范大学化学学院副教授，博士，硕士生导师，主要从事物理化学实验教学教育研究.