物化实验：氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定140318.doc

氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、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、测定氨基甲酸铵分解压力，计算分解反应平衡常数及有关热力学函数。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平衡时的分压；体系总压ppNHpCO。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-rH/R。由此可求出rH。并按下式计算T温度下反应的标准吉布斯自由能变化rG，rGRT ln K (5)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应rH和T温度下的标准吉布斯自由能变化rG，可近似计算出该温度下的熵变rS (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)，就可以利用上述公式分别求出 K，rH，rG(T)，rS(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 实验装置图四、 实验步骤1、读出大气压和室温。2、打开恒温水浴开关，调节恒温槽水温为25。3、装样：打开氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定仪上端的加样口盖，加入一定量的氨基甲酸铵。 3、抽空：打开平衡阀与进气阀，旋转玻璃活塞，使两个活塞为全通。打开氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定仪，使单位调为Kpa，按置零键置零。打开真空泵，待泵运转正常后，关闭玻璃放空活塞，观察氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定仪上的读数，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。4、测量：慢慢旋转与空气相连的活塞，缓慢放入空气进入体系，使U型等压计液面水平，若二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。打开恒温槽上的加热开关，打开搅拌开关，设置温度比上一个温度高2。测定方法同上。待所有数据测完后，打开平衡阀1，打开平衡阀2，打开进气阀，打开玻璃活塞，关闭恒温槽及氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定仪电源，实验结束。五 、数据记录及处理1、将实验数据记入下表：室温： 大气压： t1T 10-3K 真空度PKPa分解压PKPaKpyln Kpy2、以 lgp对1/T作图，由所得的直线的斜率根据公式求rH。3、计算氨基甲酸铵的K，rG，rS。六、实验注意事项1、恒温槽不必正是25.0，只要控制一个接近25.0的温度即可，但一定要保证温度波动较小。因为体系的温度变化会较大程度地改变氨基甲酸铵的分解压。2、实验过程中放进空气的操作要缓慢，以避免空气穿过等压管汞柱进入平衡体系中,这也是保证试验顺利进行的重要操作之一。3、为检查25.0时是否真正达到平衡,也为了检查小球内空气是否置换完全,要求第一次做好后，放入空气，再次抽气并调节至平衡,重复测定一次，两次测定允许误差在5%以内，若不一致还要抽气五分钟，直到两次结果一致为止。4、本实验的装置与测定液体饱和蒸汽压的装置相似，所以本装置可用来测定液体的饱和蒸汽压。七、思考题1、如何检查系统是否漏气？放空气入体系时，放的过多应如何办？2、什么叫分解压？在一定温度下，氨基甲酸铵的用量多少对分解压力有何影响？3、怎样测定氨基甲酸铵的分解压力？样