氨基甲酸铵分解

1、专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 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： 氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定 实验类型： 一、 实验目的和要求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，加热易发生如下的分解反应：NH2COONH4(s) 2NH3（g）+CO2（g）该反应是可逆的多相反应。若将气体看成理想气体，并不将分解产物从系统中移走，则很容易达到平衡，标准平衡常数

2、Kp 可表示为：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忽略不计，故体系的总压p总为：p总称为反应的分解压力，从反应的计量关系知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，我们再定义标准平衡常数。化学热力学规定温度为T、压力为100kpa的理想气体为标准态，100kpa称为标准态压力。、或p总除以100kpa就得标准平衡常数。 = ()2 () = ()3 = 温度对标准平衡常数的影响可用下式表示： = （3）式

3、中，T是热力学温度；R为气体摩尔常量；Hm为该反应的标准摩尔热效应，在温度范围不大时Hm可视为常数，由积分得： ln=+C （4）作ln-图应得一直线，斜率S=，由此算得Hm =RS。反应的标准摩尔吉布斯函数变化与标准平衡常数的关系为：rGm = - RTlnK (5)用标准摩尔热效应和标准摩尔吉布斯函数变可近似地计算该温度下的标准熵变：rSm= (rHm -rGm) / T (6)因此，由实验测出一定温度范围内不同温度T时氨基甲酸铵的分解压力（即平衡总压），可分别求出标准平衡常数及热力学函数:标准摩尔热效应、标准摩尔吉布斯函数变化及标准摩尔熵变。 等压计中的封闭液通常选用邻苯二甲酸二壬酯、硅

4、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，则可忽略不计。本实验中采用数字式低真空测压仪测定系统总压。三、仪器与试剂仪器：等压法测分压装置；数字式低真空测压仪（DPC-2C）；试剂：氨基甲酸铵（自制）；硅油。四、 实验步骤1）检漏检查活塞和气路，开启真空泵，抽气至系统达到一定真空度，关闭活塞，停止抽气。观察数字式压力测量仪的读数，判断是否漏气，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。2

5、） 测量打开恒温水浴开关，设定温度为25。打开真空泵，将系统中的空气排出，约15min，关闭旋塞，停止抽气。缓慢开启旋塞接通毛细管，小心地将空气逐渐放入系统，直至等压计U形管两臂硅油齐平，立即关闭旋塞，观察硅油面，反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。3） 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。如两次测定结果压力差小于200Pa，可进行下一步实验。4）升温测量调节恒温槽的温度为30，在升温过程中逐渐从毛细管缓慢放入空气，使分解的气体不致于通过硅油鼓泡。恒温10min。最后至U形管

6、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35的分解压。5） 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、实验数据记录和处理1. 福廷式气压计读数：温度： 20.7 ；大气压： 102.25 kPa 。气压计读数的校正：（1） 温度校正查中级化学实验p39表1.12，知温度在2021，压力观测值在101.325103kPa之间时，温度校正值为0.346kPa。（2） 纬度校正本实验在北纬301838进行，查中级化学实验p40页表知，得本次实验换算到纬度45的大气压力校正值为0.136kPa。（3） 海拔校正本实验海拔为10米，海拔所造成

7、的大气压误差可忽略不计。最终结果：p校正=102.25kPa-0.346kPa-0.136kPa=101.77kPa分解压的计算：p分解压=p校正-|p读数|标准平衡常数K的计算：K=427(p分解压p)32. 分解反应的测量数据及标准平衡常数K见表1。3. 作lnK-1/T图，结果见图1斜率为-rHmR=-20041K，rHm=-20041K(-R)=20041K8.314J/(molK)=166.62kJ/mol（R=8.314J/(molK)，见无机及分析化学）4. 计算25时氨基甲酸铵分解反应的rGm及rSm。rGm=-RTlnK=-8.314J/(molK)298.15K（-8.44

8、004）=20.92kJ/molrSm=（rHm-rGm）/T=（166.62kJ/mol-20.92kJ/mol）/298.15K=0.4887kJ/（molK）六、实验结果与分析本实验测得：氨基甲酸铵分解反应在25下的标准平衡常数为0.000215；氨基甲酸铵分解反应的标准摩尔热效应rHm=166.62kJ/mol；氨基甲酸铵分解反应的标准摩尔吉布斯函数变化rGm=20.92kJ/mol；氨基甲酸铵分解反应的标准熵变rSm=0.4887kJ/（molK）。找不到氨基甲酸铵分解反应的标准摩尔热效应等数据的文献值，有未知来源的氨基甲酸铵分解反应的标准摩尔热效应rHm=159.32kJ/mol。

9、七、讨论与心得1. 分解压的含义，氨基甲酸铵分解反应是属于什么类型的反应？分解压是化合物分解时分解产物和化合物产生的总压力。氨基甲酸铵分解反应属固体分解为气体的吸热的反应。2. 怎样测定氨基甲酸铵的分解压力？U型管的压力来自何处？本实验测定氨基甲酸的分解压力使用的是自动气压计，将气压计与密闭系统连接，便可直接读数。通过通入细微气体调节U形管内硅油左右液面相平来达到系统气压相等，然后测量。U型管的压力来自于两测压口的气体压力差。3U如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡？没有平衡就测数据，将有何影响？等压计U形管两臂硅油面10分钟内齐平不变，则分解已达平衡。没有平衡就测数据，压力将偏小，平衡系数偏小。4

10、等压计（U型管）封闭液如何选用？等压计密封液必须是高沸点的，比重适宜，蒸气压小，不会和反应物发生反应的，无腐蚀性且指示明显的。5. 引起误差的原因？有：（1）系统温度的波动；（2）反应没有平衡就测数据；（3）系统漏气；（4）U形管两臂硅油面不平齐（5）开始抽真空时，留有残余空气等 6. 样品与封闭液之间（小球泡）为什么要抽成真空，如果混入空气会怎样？我们需要测定的是纯粹的反应产生的气体的压力，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。所以如果反应体系漏入空气（有气泡进入），则必须重新抽完全重新做。实验心得：本次实验中，我遇到的操作上的难点是调整U型管硅油，使其中没有气泡留下，这是一个比较麻烦的操作，在不断抽气和进气的过程中，寻找气泡移动的规律，最后调整到U型管中气泡完全排走