1、1/ 13差熱分析小組成員（鄧靜 詹孝軍 楊盼） 一 預習提問1. 簡述差熱分析的基本原理 . 答：差熱分析，是在溫度程序控制下，測量物質與基準物 （參比物 ）之 間的溫度差隨時間變化的技術。試樣在加熱（冷卻）過程中,凡有物理變化或化學變化發生時，就有吸熱（或放熱）效應發生，若以在實 驗溫度范圍內不發生物理變化和化學變化的惰性物質作參比物，試樣 和參比物之間就出現溫度差， 溫度差隨溫度變化的曲線稱差熱曲線或 DTA 曲線。差熱分析是研究物質在加熱 （或冷卻） 過程中發生各種物 理變化和化學變化的重要手段。2. 差熱分析中如何判斷物質發生了變化 答：當差熱曲線出現峰或者谷時，表示物質發生了熱焓的

2、變化，即說 明了物質發生了變化3. 差熱分析中如何選擇參比物？ 答：作為參比物的材料必須具備的條件是在測定的溫度范圍內保持熱 穩定，一般用阿爾法氧化鋁、 煅燒過的氧化鎂、 二氧化硅及金屬鎳等。 選擇時應盡量采用與待測物比熱容、熱導率及顆粒度相一致的物質， 以提高準確性。4. 實驗中，作溫度工作曲線的目的是什么？ 答：目的是為了間接測定物質在加熱過程中的溫度變化以及差熱曲線 出現峰或者谷時的溫度，以準確快速的測出物質在相應溫度下產生的熱效應。5. 差熱曲線主要受哪些實驗條件的影響 答：（1）儀器方面的因素：包括加熱爐的形狀和尺寸、坩堝材料及大 小形狀、熱電偶性能及其位置、顯示、記錄系統精度、走紙

3、速率等。 （2）試樣因素：包括試樣的熱容量、熱導率和試樣的2/ 13純度、結晶度 或離子取代以及試樣的顆粒度、用量及裝填密度、參比物的選擇等。 （3）實驗條件：包括加熱速度、氣氛和壓力等。二思考題1. 簡述差熱分析的基本原理 . 答：差熱分析，是在溫度程序控制下，測量物質與基準物 （參比物 ）之 間的溫度差隨時間變化的技術。試樣在加熱（冷卻）過程中,凡有物理變化或化學變化發生時，就有吸熱（或放熱）效應發生，若以在實 驗溫度范圍內不發生物理變化和化學變化的惰性物質作參比物，試樣 和參比物之間就出現溫度差， 溫度差隨溫度變化的曲線稱差熱曲線或 DTA 曲線。差熱分析是研究物質在加熱 （或冷卻） 過

4、程中發生各種物 理變化和化學變化的重要手段。2.差熱分析中如何判斷物質發生了變化 答：當差熱曲線出現峰或者谷時，表示物質發生了熱焓的變化，即說 明了物質發生了變化3.差熱分析中如何選擇參比物？ 答：作為參比物的材料必須具備的條件是在測定的溫度范圍內保持熱 穩定，一般用阿爾法氧化鋁、 煅燒過的氧化鎂、 二氧化硅及金屬鎳等。 選擇時應盡量采用與待測物比熱容、熱導率及顆粒度相一致的物質， 以提高準確性。4.實驗中，作溫度工作曲線的目的是什么？ 答：目的是為了間接測定物質在加熱過程中的溫度變化以及差熱曲線 出現峰或者谷時的溫度，以準確快速的測出物質在相應溫度下產生的 熱效應。6. 差熱分析什么說明物質

5、的變化次數？ 答：差熱圖中峰的數目說明了樣品在這段時間內變化的次數。7. 差熱圖主要受哪些實驗條件的影響？答：（ 1）儀器方面的因素：包括加熱爐的形狀和尺寸、坩堝材料及 大小形狀、3/ 13熱電偶性能及其位置、 顯示、記錄系統精度、 走紙速率等。 （2）試樣因素：包括試樣的熱容量、熱導率和試樣的純度、結晶度 或離子取代以及試樣的顆粒度、用量及裝填密度、參比物的選擇等。 （3）實驗條件：包括加熱速度、氣氛和壓力等。7. 為什么加熱過程中即使試樣未發生變化，差熱曲線仍會出現基線 漂移？答： 可能是機器的噪音，樣品與參比物的粒度和熱容不一致所引起的 基線漂移。8.在差熱實驗中，為什么要控制升溫速度？

6、升溫過快或過慢有何后 果？ 答：升溫速率對差熱曲線有重大的影響，常常影響峰的形狀、分辨率 和峰所對應的溫度值。 升溫速率較低時， 基線漂移較小， 分辨率較高， 但測定的時間相對較； 而升溫速率過高， 基線漂移嚴重， 分辨率較低，但測試時間較短9. 如何應用差熱曲線來解釋物質的物理變化及化學變化過程？ 答：通過測定樣品與參比物的溫度差對時間的函數關系，來鑒別物 質或確定組成結構以及轉化溫度、熱效應等物理化學性質。10. 差熱曲線的形狀與哪些因素有關？影響差熱分析結果的主要因 素是什么？答：影響差熱曲線的形狀： 升溫速率，樣品的顆粒大小， 氣氛和壓力 影響差熱分析結果的主要因素：差熱峰是否圓滑，基

7、線是否漂移，質 量是否準確。11. 差熱分析和簡單熱分析 （步冷曲線法 ）有何異同？ 答：相同點：都是研究物質隨著溫度的變化發生各種物理和化學效應 時產生的各種能量變化，依據這些能量的變化對試樣進行定性和定量 分析。不同點：簡單的熱分析是直接研究物質本身的溫度隨時間的變 化關系，通過步冷曲線的拐點和平臺對樣品進行定性和定量分析是熱 力學平衡狀態。差熱分析是研究物質與參比物的溫度差隨4/ 13溫度的變化 關系，通過差熱峰的峰的數目，位置，方向，大小對樣品進行定性和 定量分析，不是熱力平衡狀態。12. 試從物質的熱容解釋差熱曲線的基線漂移 答：基線漂移說明參比物和樣品有熱容差異，且與粒子的顆粒，填

8、裝 的密度有關。13. 在什么情況下，升溫過程與降溫過程所得到的差熱分析結果相 同？在什么情況下，只能采用升溫或降溫方法？答：1一般來說高純度金屬樣品的熔點（凝固點），由于其熔距極窄, 用升溫或降溫分析的結果基本相同。2.根據物質測定所需要的條件來 確定，如熔化，脫水則升溫，物質凝聚則降溫。14. 裝試樣與參比物的兩只坩堝如果放顛倒了， 出來的圖譜會怎樣？ 答：出來圖像凹凸與正常測試圖像相反（原來凹的凸原來凸的凹）。15 .試樣的量過多有什么不好？答：有些物質加熱伴隨的體積增大使式樣溢出坩鍋影響時間準確度。16. 本實驗中為什么參考物都置于樣品桿上？答：必須都放在樣品桿的托盤上，因為參考物和被

9、測物必須同時升溫， 在被測物不發生熱效應時，保持兩者溫差厶 T=0 ,在被測物發生熱效 應時，反應出此時兩者的溫差 T。17. 反應前后差熱曲線的基線往往不在一條水平線上，為什么？ 答：在實際測量時，由于樣品與參比物的比熱容，導熱系數，粒度， 裝填情況等不可能完全相同，因而差熱曲線的極限不一定與時間軸平 行，峰前后的基線也不一定在同一條直線上。試樣的熱容量和熱導率 的變化會引起差熱曲線的基線變化，一臺性能良好的差熱儀的基線應 是一條水平直線，但試樣差熱曲線的基線在熱反應5/ 13的前后往往不會停 留在同一水平上。這是由于試樣在熱反應前后熱容或熱導率變化的緣 故。18.從差熱圖上我們可以得出哪些

10、信息？解：從差熱圖上可清晰在看到差熱峰的數目、位置、方向、寬度、高 度、對稱性以及峰面積等。 峰的數目表示在測定溫度范圍內， 待測樣 品發生變化的次數；峰的位置表示物質發生變化的轉化溫度范圍；峰 的方向表明體系發生熱效應的正負性； 峰面積說明熱效應的大小； 在 相同的情況下，峰面積大的表示熱效應也大。19. 在樣品的處理上，有哪些要求？為什么？解：樣品粒度大約 200 目左右（可用分子篩篩選，如果沒有，直接 目測，如在本實驗中，研磨后的試樣CUSO4 5 出 0 與參比物a-氧化鋁粒徑差不多則可）。雖然顆粒小可以改善導熱條件，但太細可 能破壞晶格或分解，顆粒太大則會造成較大的基線漂移20. 升

11、溫速率對峰的形狀有何影響？ 答；升溫速率較低時，基線漂移較小，分辨率較高，但測定的時間相 對較；而升溫速率過高，基線漂移嚴重，分辨率較低，但測試時間較 短，一般升溫速率 10 度每分鐘。三書后思考題1. 如何應用差熱曲線來解釋物質的物理變化及化學變化過程？ 答： 通過測定樣品與參比物的溫度差對時間的函數關系，來鑒別物質 或確定組成結構以及轉化6/ 13溫度、熱效應等物理化學性質。2. 差熱曲線的形狀與哪些因素有關？影響差熱分析結果的主要因素 是什么？答：影響差熱曲線的形狀： 升溫速率，樣品的顆粒大小， 氣氛和壓力。影響差熱分析結果的主要因素：差熱峰是否圓滑，基線是否漂移，質量是否準確。3. D

12、TA 和簡單熱分析（步冷曲線法）有何異同答：相同點：都是研究物質隨著溫度的變化發生各種物理和化學效應 時產生的各種能量變化，依據這些能量的變化對試樣進行定性和定量 分析。不同點：簡單的熱分析是直接研究物質本身的溫度隨時間的變 化關系，通過步冷曲線的拐點和平臺對樣品進行定性和定量分析是熱 力學平衡狀態。差熱分析是研究物質與參比物的溫度差隨溫度的變化 關系，通過差熱峰的峰的數目，位置，方向，大小對樣品進行定性和 定量分析，不是熱力平衡狀態。4 .試從物質的熱容解釋差熱曲線的基線漂移？答：基線漂移說明參比物和樣品有熱容差異，且與粒子的顆粒，填裝 的密度有關5.在什么情況下，升溫過程與降溫過程所得到的

13、差熱分析結果相同？ 在什么情況下，只能采用升溫或降溫方法？答: 1.一般來說高純度金屬樣品的熔點（凝固點），由于其熔距極窄, 用升溫或降溫分析的結果基本相同。2.根據物質測定所需要的條件來 確定，如物質的熔化，脫水等則升溫，物質的凝聚等則降溫。四.選擇題1.在差熱分析實驗中，當使用雙筆記錄儀同時記錄加熱時的升溫曲線 和差熱7/ 13曲線時，若已知試樣在加熱過程中既有吸熱效應也有放熱效 應，則差熱曲線的基線應調在（C ）(A) 記錄儀量程范圍內的任何位置 (B) 記錄儀的左端位置(C) 記錄儀 的中間位置 (D) 記錄儀的右端位置2.差熱分析中樣品的粒度大約為( A )A. 200 目B.100

14、 目C.300 目D.50 目3.下面哪種物質不能作為差熱分析的參比物 ( A )A. CuS04 5H2OB. -AI2O3C. MgOC. Ni4.差熱分析測 CuSO4 5H2O 的實驗，所設定的升溫速率為(C)A .20C/minB.30C/minC. 10C/minD.40C/min5.差熱分析圖譜峰的個數代表(B)A .方向B.變化的次數C.大小D.物質的種類6.差熱分析圖譜中面積的大小表示( A)A .熱效應的大小B. 質量差C.減少的質量7.關于差熱分析中溫度筆和8/ 13差熱筆的說法正確(C )A .溫度筆放置差熱圖紙右端，溫差筆放置差熱圖紙左端B.溫差筆放置差熱圖紙左端，溫

15、度筆放置差熱圖紙右端C.溫度筆放置差熱圖紙右端，溫差筆放置差熱圖紙中間D .溫差筆放置差熱圖紙中間，溫度筆放置差熱圖紙右端8. 本實驗中， 在加熱爐中放置樣品時， 是按下面哪個選項？（ A ）A. 左參比右樣品B.左樣品右參比C 沒有要求9. 在調節差熱筆與溫度筆位置時，下面哪項操作是正確（B ）A .直接用手移動差熱筆與溫度筆至所要求的位置B. 打開記錄儀開關，用調零旋紐將差熱筆調到紙張的中央，同時用調 零旋紐將溫度筆調至紙張的右端。C. 打開記錄儀開關，用調零旋紐將差熱筆調到紙張的右端，同時用 調零旋紐將溫度筆調至紙張的右端中央。D. 打開記錄儀開關，用調零旋紐將差熱筆調到紙張的中央 ，同

16、時用調 零旋紐將溫度筆調至紙張的左端。10. 差熱分析實驗結束后， 下面哪項對實驗所用的鋁坩堝的處理是正 確的 （ C ）A. 用堿泡，再用水洗B. 直接用水洗則可C. 用酸泡，再用水洗9/ 1311. 差熱分析實驗中，下面哪項操作是正確的（ D ）i0 / i3A. 打開差熱儀主機開關，預熱 20 分鐘，按實驗要求處理好樣品，調好記錄儀，設定差熱儀主機上的差熱量程為250 卩 V，設定升溫速率為 10 oC/min ，按下功能鍵“加熱” ，“升溫”即可。B. 打開記錄儀開關，將差熱筆和溫度筆置于 0.5 mV/cm,將開關打開， 按要求調好兩筆位置，設定走紙速度，按下“ START ”即可。

17、C.實驗結束后，關閉記錄儀開關，拉出記錄紙，并撕下圖形部分， 則可分析圖形。D .在調節電控機箱時，設定差熱量程為 250 卩 V,同時摁滅“0”鍵, 設定升溫速率為 10 oC/min ，按下功能鍵“加熱” ，“升溫”即可。12. 在設定升溫速率時，下面哪項是正確的(D )A. 升溫速率越快越好B. 升溫速率越慢越好C. 升溫速率不影響實驗結果，因此可以任意設定D .升溫速率適中則可，如本實驗中設定為10 oC/min13. 差熱分析中， 關于數據處理上， 下面哪個說法是正確的 ( C )A. 從峰頂 A 作平行線與溫度線 T 及基線 L 相交于 M N 兩點，測其兩 點間的距離 d(cm)

18、, 用 d 乘以量程(0.5 mV/cm )，得一電壓值， 查表， 則可得其溫度。B. 從峰頂 A 作平行線與溫度線 T 及基線 L 相交于 M.N 兩點， 若差熱 筆在前(設定走紙方向為正向) ，則沿與走紙相反的方向將 MN 平移 筆間距，交溫度線及基線于 Mi.Ni兩點，測 Mi.Ni兩點距離 d，用 d 乘以量程(0.5 mV/cm )，得一電壓值， 查表，則可得其對應的溫度。C.從峰頂 A 作平行線與溫度線 T 及基線 L 相交于 M.N 兩點，若差熱 筆在前（設定走紙方向為正向） ，則沿與走紙相反的方向將 MN 平移 筆間距，交溫ii / i3度線及基線于 Mi.Ni兩點， 測 Mi

19、.Ni兩點距離 d， 用 d 乘以量程 （0.5 mV/cm ） ，得一電壓值 Ui，加上當天室溫所對應的電 壓值 U2，得 U，查表得 U 所對應的溫度值，即為所求的溫度。14. 關于參比物的選擇，下面哪個選項是最好的（D ）作為參比物在實驗測定溫度范圍內，必須有好的熱穩定性。選擇參比物時在盡量采用與待測物比熱容一致的物質。選擇參比物時在盡量采用與待測物熱導率一致的物質。選擇參比物時在盡量采用與待測物顆粒度一致的物質。A . B. C. D.（l）15. 差熱分析中，以下哪種類型的水會對基線產生較大影響？ （ C ）A.結晶水B.結構水C.受潮產生的吸濕水D.空氣中的水蒸氣16. 當試樣稱得越多時，試驗中差熱峰的高度會發生何種變化？ （ A）A.變高B.變低C.不變17. 差熱分析廣泛應用于測定物質