氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定

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1、宁波工程学院物理化学实验报告专业班级姓名序号同组姓名指导老师实验日期实验名称氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定一、目的要求1.掌握测定平衡常数的一种方法；2.用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力并计算分解反应的有关热力学常数。二、实验原理氨基甲酸铵是合成尿素的中间产物，为白色固体，很不稳定，其分解反应式为：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)该反应为复相反应，在封闭体系中很容易达到平衡，在常压下其平衡常数可近似表示为：(1)式中，pNH、pCO分别表示反应温度下NH3和CO2平衡时的分压；py为标准压。在压力不大时，气体的逸度近似为1，且纯固态物

2、质的活度为1，体系总压p＝pNH＋pCO。从化学反应计量方程式可知：(2)将式(2)代入式(1)得：(3)因此，当体系达平衡后，测量其总压p，即可计算出平衡常数Kpy温度对平衡常数的影响可用下式表示：(4)式中，T为热力学温度；ΔrH为标准反应热效应。氨基甲酸铵分解反应是一个热效应很大的吸热反应，温度对平衡常数的影响比较灵敏。当温度在不大的范围内变化时，ΔrH可视为常数，由(4)式积分得：(C′为积分常数)(5)若以lnK对1/T作图，得一直线，其斜率为-ΔrH/R。由此可求出ΔrH。并按下式计算T温度下反应的标准吉布斯自由能变化ΔrG，ΔrG＝－RTlnK(

3、6)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应ΔrH和T温度下的标准吉布斯自由能变化ΔrG，可近似计算出该温度下的熵变ΔrS(7)因此通过测定一定温度范围内某温度的氨基甲酸铵的分解压(平衡总压)，就可以利用上述公式分别求出K，ΔrH，ΔrG(T)，ΔrS(T)。三、实验仪器、试剂仪器：循环水泵，低真空数字侧压仪，等压计，恒温槽一套，样品管；试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡。四、实验步骤1.按如图安装实验装置。由特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末小心装入干燥的球状样品管中，与已装好液体石蜡的等压计连好。注意不能让液体石蜡进入样品管。2.开动循环水泵，当真空测压仪示数为-90KP

4、a以下时，检查体系的气密性，待10min后，若测压仪读数没有变化，则表示系统不漏气，否则说明漏气，应仔细检查各接口处，直到不漏气为止。3.恒温槽中加水至没过样品管和等压计，调节恒温水槽水温为25℃。4.开启真空泵将系统中的空气抽出，然后关闭活塞。打开活塞将空气慢慢放入体系中，使U型等压计液面水平。若5min内保持液面水平不变，记下低真空测压仪的读数，即为氨基甲酸铵分解的平衡压力。然后关闭活塞，再重复一次，如果二次结果相差在0.1KPa之内，则可改变温度，继续进行实验；若二次结果偏差较大，说明第一次空气没抽净，应再重复一次。若平衡保持不住，可检查是否有漏气的地方

5、。5.用同样的方法测25℃、30℃、35℃、40℃、45℃的分解压力。6.实验完成后，将空气放入系统中至测压仪读数为零，切断电源、水源。五、数据记录与处理室温：17.5℃大气压：101760Pat/℃1/T真空度DP分解压PKpylnKpy250.003354-86.9314.830.0004832-7.635300.003299-82.6619.100.001032-6.876350.003245-75.9625.800.002544-5.974400.003193-67.2234.540.006105-5.099450.003143-54.1947.570

6、.01595-4.138以lnKpy~1/T作图得到如下结果：-ΔrH/R=-16573.46所以ΔrH=137.79kJ/mol25℃时：ΔrG＝－RTlnK=-8.314×298.15×（-7.635）=18.93kJ/mol△Sr=(△Hr-△Gr)/T=（137.79-18.93）/298.15=0.399KJmol-1K-1六、结果与讨论1.体系的气密性较差，所以测得的ΔrH较低，查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解的ΔrH=159.32kJ/mol；2.抽气时要控制抽气速度，过快会使U型管内的液体沸腾，进入反应球型管；3如果装置漏气，则U型管内的液面不能

7、保持相平。