物化实验：氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定

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1、物理化学实验报告实验名称：氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工09-1班姓名：学号指导教师：日期：2011年3月24日一、实验目的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)在常压下其平衡常数可近似表示为：(1)其中，pNH、pCO分别表示反应温度下NH3和CO2平衡

2、时的分压；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：(C′为积分常数)(4)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(5)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(6)因此通

3、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、实验仪器与药品1仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽，样品管。2试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡四、实验步骤1向恒温槽中加水至没过样品管和等压计，调节恒温槽水温为25℃。2打开真空泵，待泵运行正常后，关闭玻璃放空活塞，观察低真空数字测压仪的读数，等读数为-90KPa以下时，关闭玻璃活塞，打开玻璃放空活塞后，关闭真空泵，关闭进气阀。3慢慢旋转与空气相连的活塞，缓慢放

4、入空气进入体系，使U型等压计液面水平，若五分钟内保持液面水平不变，记下低真空测压仪的读数，然后关闭空气相连的活塞，再重复一次，如果两次结果相差在0.1KPa之内，则继续进行实验，若偏差较大，则第一次空气没抽净，应在重复一次。4用同样的方法测30℃,35℃,40℃,45℃的分解压力。5整理实验数据，收拾实验仪器和药品。五、数据记录及处理室温：17.5℃大气压：101.76kPat／℃1／T／10-3K真空度ΔP／KPa分解压P／KPaKpylnKpy253.35-85.9915.770.000551

5、-7.504253.35-85.9415.820.000557-7.494303.30-81.2320.530.001217-6.712303.30-81.2320.530.001217-6.712353.25-75.2626.500.002616-5.946353.25-75.2326.530.002625-5.943403.19-66.8334.930.005992-5.117403.19-66.7435.020.006038-5.110453.14-54.5547.210.014793-4.

6、214453.14-54.3947.370.014944-4.203以lnKpy~1/T作图得到如下结果：图lnKpy~1/T由图可知该直线的斜率为(-4.19+7.53）/（3.14-3.34）*10-3=-16.70*103则由-ΔrH/R=-16.70*103可知：ΔrH=16.70*103*8.315=138.86kJ/mol查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解的ΔrH=159.32kJ/mol，故相对误差=

7、159.32-138.86

8、/159.32=0.128425℃时：ΔrG＝－RTlnK

9、=8.315*298.15*7.499=18.59kJ/mol由△Grm0=△Hrm0—T△Srm知：△Srm0=(△Hrm0-△Grm0)/T=(138.86-18.95)/298.15=0.403KJmol-1K-1六、结果与讨论误差分析:实验所测得的△Hm比理论值小，误差偏大，误差产生的主要原因有：开始时系统中空气未完全被抽净；通入空气时有气泡引入；石蜡液体偏多，平衡点不易确定；测压仪读数不稳定造成读数误差。实验讨论：1、为什么要抽净小球泡中的空气？若系统中有少量空气，对实验结果有何影响？答

10、：需要测定的只是的反应产生的气体的压力，即氨气和二氧化碳的总压，所以空气排除得越干净，得到的数据结果就越准确。如果系统中有少量空气，得到的蒸气压数据就会偏大，平衡常数就会偏大。2、如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡？答：U型等压计两臂的液面无论是否等高，在1min内，液面不再变化即可认为反应体系已达平衡。3、根据哪些原则选用等压计中的密封液？答：应选用蒸气压很小且不与系统中物质发生化学作用的液体。