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1、实实物 理 化 学 实 验 报 告验验名名称：称：氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测一、一、实验目的实验目的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氨的分解压力并计算分解反应的有关热力学常数。二、二、实验原理实验原理氨基甲酸铵（NH2COONH4）是白色固体，是合成尿素的中间产物，很不稳定，NH2COONH4的分解反应式为：NH2COONH4=2NH3CO2该反应为复相反应，该反应正逆向都容易进行，在封闭体系中很容易达到平衡，其标准平衡常数可近似表示为：Kp2 p3 pCO2NH(1)p p、分别表示反应温度下 NH 和 CO 平衡时的分压；式中，PNH3PCO2p为标准压。3
2、2p体系总压：ppNH3CO从化学反应计量方程式可知：pNH3将式(2)代入式(1)得：Kp21p，pCO2p（2）33 2p 3p2p 4 p 3p27p（3）3因此可知，当体系达平衡后，测定其总压力p，即可计算出平衡常数 Kp温度对平衡常数的影响一般都很明显，其定量关系为：dlnKpdTrHm(4)RT2式中，T为热力学温度；rHm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，rHm可视为与温度无关的常数，由(4)式积分得：lnKprHm C(C 为积分常数)(5)RT由此可求出 H。若以lnK应为一直线，其斜率为
3、-rHrmp对1/T作图，m/R。在一个小的温度区间内，也可用此式计算出此温度区间的平均 rHm。并按下式计算T温度下反应的标准吉布斯自由能变化 rGm，rGmRT ln Kp(6)利用实验温度范围内的平均等压热效应 rHm及等温下的自由能变 rGm，可近似地计算出该温度下的标准熵变 rSmrHmrGmrS(7)Tm综上所述：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 Kp，rHm，rGm(T)，rSm(T)。三、实验仪器、试剂三、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。药品：氨基甲酸铵，液体石蜡。四、实验步骤四
4、、实验步骤1.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。2.开动循环水泵，旋转活塞 10 与体系相通，旋转活塞 11 与减压瓶 2 相通，旋转活塞 12 至三个方向都通，此时观察到的测压仪数字应不断减小，至低真空测压仪示数为-90kPa 以下时，关闭活塞 11，检查体系的气密性。3.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。4.旋转活塞 11，抽吸大约 1min，把样品管中的空气抽走，然后关闭活塞 11。慢慢旋转活塞 13，缓慢放入空气进入体系，使 U 型等压计液面水平。若 3min内保持液面水平不变，记下低真空测压仪的读数，即为氨
5、基甲酸铵分解的平衡压力。然后关闭活塞 13，再重复一次，如果二次结果相差在0.2kPa 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.用同样的方法测 25、30、35、40、45的分解压力。6.实验完成后，关闭活塞 13，使活塞 12 与样品管断开，以保护剩余的氨基甲酸铵。将测压仪的 NH3 和 CO2 抽净，关闭活塞 11，使活塞 10 放空后方可关泵。五、数据记录与处理五、数据记录与处理室温：21.2大气压（实验前）：101.64kPa 大气压（实验后）：101.55kPa大气压（平均值）：101.60
6、kPat/253030351/T*103.353.303.303.253真空度P-95.20-86.37-86.15-74.18分解压 P6.4015.2315.4527.42Kp0.0000370.000490.000520.0029ln Kp-10.20-7.62-7.56-5.8440453.193.14-59.38-38.1042.2263.500.0110.036-4.51-3.33由图可知该直线的斜率为（10.20-3.33）/（3.14-3.35）*10-3=-32.714103（1）-rHm/R=-32.714103，rHm=32.7141038.314=271.98kJ/mo
7、l（2）查阅资料知 25氨基甲酸铵分解的 rHm=159.32kJ/mol，故相对误差=|159.32-271.98|/159.32100=70.7（3）25时：rGmRT ln Kp?=-8.314298.15(-10.20)=25.284kJ/mol（4）rSm0=(rHm0-rGm0)/T=(271.9825.284)/298.15=0.827KJ/mol K六、注意事项六、注意事项1、体系必须达到平衡后，才能读取数字压力计的压力差。2、恒温槽温度控制到0.1。3、玻璃等压计中的封闭液一定要选用粘度小，密度小，蒸汽压低，并且与反应体系不发生作用的液体。4、步骤 1 中不能让液体石蜡进入样品管。5、步骤 4 中不可使空气进入过快，避免空气进入样品管。七、结果与讨论七、结果与讨论1、一定要检查系统是否漏气，关闭真空泵，关闭阀门，观察平衡常数测定仪的示数是否变化。2、判断氨基甲酸铵分解达平衡的标准：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。八、思考题八、思考题1、若体系有漏气的地方会发生什么现象？答：若体系有漏气，等压计液面水平的平衡保持不住，无法测得NH2COONH4分解的平衡压力。2、当空气通入体系时，若通得过多有何现象出现？怎么办？答：空气通的过多，空气会进入样品管，得到的蒸气压数据就会偏大，平衡常数就会偏大。