分解反应平衡常数的测定.doc

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1、装订线实验报告课程名称：大学化学实验（P）指导老师：成绩：_______________实验名称：分解反应平衡常数的测定实验类型：测量型实验同组学生姓名：无【实验目的】1.熟悉用等压法测定固体分解反应的平衡压力。2.掌握真空实验技术。3.测定氨基甲酸铵的分解压力，计算分解反应平衡常数及有关热力学函数。【实验原理】1.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

2、平衡时的分压；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Ky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ln对1/T作图，得一直线，其斜率为-/R。由此可求出。并按下式计算T温度下反应的标准摩尔吉布斯函数变化，＝－RTln（5）利用实验温度范围内反应的平均等压热效应和T温度下的标准吉布斯自由能变化，可近似计算出该温度下的熵变（6）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

3、上述公式分别求出，，，。4装订线1.本实验使用等压法测分解压装置，其简图如图1。等压计中的封闭液选用硅油（蒸汽压小且不与系统中任何化学物质发生化学作用）。本实验采用数字式低真空测压仪测定系统总压力。图1等压法测分解压装置简图【试剂与仪器】仪器：等压法测分解压装置；数字式低真空测压仪试剂：氨基甲酸铵；邻苯二甲酸二壬酯或硅油【实验步骤】1.检漏：将烘干的小球泡或特制容器与真空胶管连好，开动真空泵，检查旋塞位置并使系统与真空泵相连接，几分钟后，关闭旋塞停止抽气，检查系统是否漏气。10min后，若数字式低真空测压仪读数基本不变，则表

4、示系统不漏气。2.装样品：放空气到系统中，用特制的小漏斗将氨基甲酸按粉末装入另一只盛样小球泡中，乳胶管连接小球泡和等压计，并用金属丝扎紧乳胶管两端。3.测量：将等压计小心与真空系统连好，并固定在恒温槽中。调节恒温槽温度为30℃，开启真空泵，将系统中的空气排出，约15min后，关闭旋塞，停止抽气。缓慢开启旋塞接通毛细管，小心地将空气慢慢分次放入系统，直至等压计两臂硅油齐平，立即关闭旋塞，观察硅液面，反复多次地重复放气操作，直至2min内硅油面齐平不变，即可读数。4.重复测量：为了检验盛氨基甲酸铵的容器内空气是否置换完全，可再使

5、系统与真空泵相连，在开泵1~2min后，再打开旋塞。继续排气，约10min后，如上操作重新测定氨基甲酸铵测定分解压力。如两次测定结果压力差相差小于200Pa，可进行下一步实验。5.升温测量：调节恒温槽温度为35℃，在升温过程中逐渐从毛细管缓慢放入空气，使分解的气体不至于通过硅油鼓泡。恒温10min。最后至U形管两臂硅油面齐平且保持10min不变，即可读测压仪及恒温槽温度。同法测定40℃、45℃时的分解压6.复原：实验完毕后，将空气慢慢放入系统，使系统解除真空。关闭测压仪。【数据记录与处理】1.不同温度时的氨基甲酸铵分解压测定

6、室温：14.5℃；大气压：103.07kpa。表1不同温度时的氨基甲酸铵分解压T/K测压仪读数/kPa分解压/kPaln30.00303.153.299-86.1816.890.-7.24530.00303.153.299-86.1316.940.-7.25435.00308.153.245-79.0424.030.-6.18740.00313.153.193-69.8133.260.-5.21245.00318.153.143-57.1445.930.-4.2444装订线1.ln—1/T的关系图2.反应标准摩尔热效应的计算

7、根据ln—1/T的关系图，该直线的斜率为-19.24×103则-/R=-19.24×103=19.24×103×8.314J/mol=159.96×103J/mol=159.96kJ/mol查阅资料知氨基甲酸铵分解的=159.32kJ/mol相对误差=

8、159.96－159.32

9、/159.32=0.4%3.氨基甲酸铵分解反应的标准摩尔吉布斯函数变与熵变的计算根据公式＝－RTln计算30℃时＝－8.314×303.15×（－7.254）J/mol＝18.28×103J/mol＝18.28kJ/mol＝4674装订线【分析与讨

10、论】1.误差分析实验中lnK—1/T的线性关系十分明显，相关程度很高，求得的反应标准摩尔热效应与理论数值相比，误差较小仅为0.4%，误差产生的原因有以下可能：（1）开始时盛氨基甲酸铵的容器内空气未置换完全。我们为减小此误差，采用相同温度下的二次测量差值法进行判断，但是不能保证空气完全排净，