氨基甲酸铵的分解反应平衡常数的测定

专业：理科1010 姓名：专业：理科1010 姓名：陈世杰学号：日期：.03.5地点：化学实验中心328课程名称：大学化学实验p实验类型：中级化学实验实验项目名称：氨基甲酸铵的分解反映平衡常数的测定同组学生姓名：无指导老师厉刚一、实验目的和规定1、熟悉用等压法测定固体分解反映的平衡压力。2、掌握真空实验技术。3、测定氨基甲酸铵分解压力，计算分解反映平衡常数及有关热力学函数。二、实验内容和原理氨基甲酸铵(NH2COONH4)是是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生以下的分解反映：NH2COONH4(s)2NH3（g）+CO2（g）该反映是可逆的多相反映。若将气体当作抱负气体，并不将分解产物从系统中移走，则很容易达成平衡，原则平衡常数Kp可表达为：Kp=•（1）式中，、分别为平衡时NH3和CO2的分压，又因固体氨基甲酸铵的蒸气压可无视不计，故体系的总压p总为：p总＝＋称为反映的分解压力，从反映的计量关系知 ＝2则有＝p总和＝p总Kp=(p总)2•(p总)＝（2）可见当体系达平衡后，测得平衡总压后就可求算实验温度的平衡常数Kp。平衡常数Kp称为经验平衡常数。为将平衡常数与热力学函数联系起来，我们再定义原则平衡常数。化学热力学规定温度为T、压力为100kpa的抱负气体为原则态，100kpa称为原则态压力。 、或p总除以100kpa就得原则平衡常数。=()2•()=()3=温度对原则平衡常数的影响可用下式表达：=（3）式中，△Hm为等压下反映的摩尔焓变即摩尔热效应，在温度范畴不大时△Hm可视为常数，由积分得：ln=－+C（4）作ln-图应得始终线，斜率S=－，由此算得△Hm=－RS。反映的原则摩尔吉布斯函数变化与原则平衡常数的关系为：ΔrGm=-RTlnK(5)用原则摩尔热效应和原则摩尔吉布斯函数变可近似地计算该温度下的原则熵变：ΔrSm=(ΔrHm-ΔrGm)/T(6)因此，由实验测出一定温度范畴内不同温度T时氨基甲酸铵的分解压力（即平衡总压），可分别求出原则平衡常数及热力学函数:原则摩尔热效应、原则摩尔吉布斯函数变化及原则摩尔熵变。等压法测氨基甲酸铵分解装置如图1所示。等压计中的封闭液普通选用邻苯二甲酸二壬酯、硅油或石蜡油等蒸气压小且不与系统中任何物质发生化学作用的液体。若它与U形汞压力计连用时，由于硅油的密度与汞的密度相差悬殊，故等压计中两液面若有微小的高度差，则可无视不计。本实验中采用数字式低真空测压仪测定系统总压。三、仪器和药品仪器：平衡常数测定装置试剂：氨基甲酸铵四、操作办法和实验环节检漏。检查活塞和气路，启动真空泵，抽气至系统达成一定真空度，关闭活塞11，停止抽气。观察数字式压力测量仪的读数，判断与否漏气，如果在数分钟内压力计读数基本不变，表明系统不漏气。若有漏气，则应从泵至系统分段检查，并用真空油脂封住漏口，直至不漏气为止，才可进行下一步实验。测量。打开恒温水浴开关，设定温度为（30±0.1）℃。打开真空泵，将系统中的空气排出，约15min，关闭旋塞，停止抽气。缓慢启动旋塞接通毛细管，小心地将空气逐步放入系统，直至等压计U形管两臂硅油齐平，立刻关闭旋塞，观察硅油面，重复多次地重复放气操作，直至10min内硅油面齐平不变，即可读数。重复测量。再使系统与真空泵相连，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分解压力。如两次测定成果压力差不大于200Pa，可进行下一步实验。升温测量。调节恒温槽的温度为35℃，在升温过程中逐步从毛细管缓慢放入空气，使分解的气体不致于通过硅油鼓泡。恒温10min。最后至U形管两臂硅油面齐平且保持10min不变，即可读取测压仪读数及恒温槽温度。同法测定40℃、45℃的分解压。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。五、实验数据统计和解决室温：15.6℃；大气压：103.05kPa（15.6℃）表一不同温度时的氨基甲酸铵分解压温度30℃30℃35℃40℃系统压强kp16.5016.5223.6133.39制作lnK与1/T的图像30度时去两者的平均数由图得斜率s=-9.15因此，△rHmΘ=－RS=166688.65J/mol30℃时，反映的原则摩尔吉布斯函数变化ΔrGmΘ=-RTlnK=18659.16J/mol原则熵变：ΔrSmΘ=(ΔrHmΘ-ΔrGmΘ)/T=-488.30J/(mol*k)六、实验成果与分析氨基甲酸铵分解反映的等压反映热效应△rHmΘ=－RS=166688.65J/mol；从网站：△rHmΘ（文献）=159.32kJ/mol。因此，相对误差Er=|△rHmΘ（文献）-△rHmΘ|/△rHmΘ（文献）*100%=4.2%误差产生因素：1、放氨基甲酸铵的容器内空气在误差允许内未置换完全；2、读数时，等压计U形管两臂硅油未完全齐平或齐平但还在微小变动，形成较小误差。七、实验心得与讨论1、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,这也是确保明验顺利进行的重要操作之一。2、为检查30.0℃时与否真正达成平衡,也为了检查小球内空气与否置换完全,规定第一次做好后，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200pa以内，若不一致还要抽气五分钟，直到两次成果基本一致为止。【思考题】：1、如何检查系统与否漏气？答：关闭真空泵，关闭阀门，观察平衡常数测定仪的示数与否变化，若变化则阐明系统漏气，若变化过快，则需要检查装置重新抽气。2、什么叫分解压？答：固体或液体化合物发生分解反映，在指定的温度下达成平衡时，所生成的气体的总压力，称为分解压。3、如何测定氨基甲酸铵的分解压力？答：在真空中使氨基甲酸铵的分解达成平衡，，这是系统的总压即为氨基甲酸铵的分解压。4、为什么要抽净小球泡中的空气？若系统中有少量空气，对实验成果有何影响？答：需要测定的只是的反映产生的气体的压力，即氨气和二氧化碳的总压，因此空气排除得越干净，得到的数据成果就越精确。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。5、如何判断氨基甲酸铵分解已达平