化学反应的平衡常数及热力学函数【变】测定

1、一、实验目得1、用静态法测定氨基甲酸铵在不同温度下分解反应系统得平衡总压力2、求氨基甲酸铵分解反应得热力学函数 变 ;3、了解等压计得构造及压力得测量。二、实验原理对于化学反应aa + b =yy zz , 其标准平衡常数随温度得变化规律符合范特荷夫(van t f ) 方程 :(3-11)当温度变化范围不大时, r hm( ) 可视为常量 , 积分式 (3-1 ) 得 :(3-1 )b为积分常量、由式(3 2) 可以瞧出 , 以 n ( ) 对 1t作图应为直线 , 斜率为 , 由此可k t求出反应得标准摩尔焓 变 r hm( t) 。由标准平衡常数得定义得:rg( t)= tl ( t)m

2、(3-13)ttt由 ()-r( )=rm( )得s ( )=(3 14)r m氨基甲酸铵得分解反应为:n co2 4(s)2 h3(g)+ 2(g)(3 1)当反应系统建立平衡时, 标准平衡常数为 :( 1 )式中 (n 3) 与 p(c 2) 分别为 h3( ) 与 o (g)得平衡压力 , p=100kp、设分解反应系统得总压力为p 总, 由氨基甲酸铵得分解反应式(3 1) 知 :p(n 3) p 总 ,p(co2) p 总代入式 (3 16) 得 :( 17)实验时 , 将固体氨基甲酸铵放入一个抽成一定真空得容器里,在一定得温度下使其发生分解并达平衡 , 测出系统总压力 总 , 就可以

3、按式 (3 ) 计算氨基甲酸铵分解反应得标准平衡常数 k ,从而计算其它热力学函数变 。文献值 : 5时 hm=159。 32kj ol,三、实验仪器及药品真空装置一套 ; 等压计 ; 恒温槽 ; 调压器一台 ; 放大镜一只 ; 数字式大气压力计; 氨基甲酸铵 ;硅油或石蜡油。四、实验步骤6、将氨基甲酸铵放入瓶中并按图13 连接好等压计2, 开启恒温槽使槽温恒定在3 ;b782. 将三通活塞a置于位置、打开抽气阀, 开动真空泵抽真空, 使、关闭压力调节阀acbcab29三通活塞 a 得压差仪得压差在k a, 观察等压计内通过油封有气泡冒出, 持续抽空1 min 以上 ;103. 关闭抽气阀 ,

4、 将三通活塞 a 置于 位 , 停止抽气 , 切5断真空泵电a、源。b此位时置氨基甲酸铵13143将在 2 8k 温度下分解。12, 将空气放入系统中 , 直至等压计 u型管得两臂油封液面保4、微微开启压力调节阀1141持在同一水平且在 10min 内不变。读取压差仪得压差、大气压力计压力及恒温槽温度, 计算分解压。图 3-13静态法测定氨基甲酸铵分解压装置简图1 数字式低真空压差仪;2等压计 ;3 氨基甲酸铵瓶 ;4油封 ;5 恒温槽 ;6 稳压管 7搅拌器 ;8 温度计 ;9 调节温度计 ;10 加热器 ;11真空泵 ;12 真空泵电机 ;13电机开关 ;14加热用调压器 ;a 三通活塞

5、;b 抽气阀 ;c 压力调节阀5. 检查氨基甲酸铵瓶内得空气就是否排净: 关闭二通阀b 与 c, 三通活塞 置于 位 , 抽空 min, 然后开启抽气阀b 继续排气n, 关闭阀 b, 停泵。重新测量98k 下氨基甲酸铵得分解压并与4 中测得相比较, 若两次测量结果相差小于60 2 0pa, 可以进行下一温度下分解压得测量、6、依次将恒温槽温度升至32、34、 36、 38、 0、 42 与 44 , 测量每一温度下得分解压。在升温过程中应该注意通过压力调节阀c 十分缓慢得向系统中放入适量空气, 保持等压计得两臂油封液面水平 , 既不要使氨基甲酸铵瓶 3 里得气体通过油封冒出 , 更不要让放入得

6、空气通过油封进入氨基甲酸铵瓶。 . 结束实验 : 关闭恒温槽搅拌电机及继电器得电源; 缓慢地从压力调节阀c 向系统中放入空气 , 使空气以不连续鼓泡得速度通过等压计得油封进入氨基甲酸铵瓶中、五、实验数据记录与处理始温度 :36 。 2大气压 :100 。 74 kpa末温度 :3 。 4大气压 :100 、 72 kpa / 分解压 p/kpa真空度p/kkpln p /t a308 、88 9。 2321、 8- 8.93 41、 44- 5。 36、0000998 - 、 2124 0。 00238 。 310。 0-7 。552952460、 0 330、 00 80、 003 6361

7、9.64 81。 60。0010797 6、 810。 00 2323、 86 6.9 428.1 72.6 0.00 9359 6.2472 .7490。0038590.0 220.00 19六、实验注意事项、在实验开始前, 务必掌握图中二个活塞(5 与 6) 得正确操作。2、 必须充分排除净小球3 内得空气、3、 体系必须达平衡后, 才能读取测压仪读数。七、实验思考题1。怎样检查系统就是否漏气？答 : 关闭真空泵 , 关闭阀门 , 观察平衡常数测定仪得示数就是否变化 , 若变化则说明系统漏气 , 若变化过快 , 则需要检查装置重新抽气。、为什么要抽干净氨基甲酸铵小瓶中得空气？抽不干净对测量

8、数据有什么影响？答 : 因为我们在实验过程中主要测定得只就是得反应产生得气体得压力, 即氨气与二氧化碳得总压 , 所以空气排除得越干净, 得到得数据结果就越准确。如果系统中有少量空气, 得到得蒸气压数据就会偏大, 平衡常数就会偏大、3、怎样判断氨基甲酸铵分解反应就是否已达到平衡?答 : 型等压计两臂得液面无论就是否等高, 在 1 n 内 , 液面不再变化即可认为反应体系已达平衡。4、等压计中得油封液体为什么要用高沸点、低蒸气压得硅油或石蜡油？将硅油或石蜡油改为乙醇等低沸点得液体可以么?不用油封可以么?除了硅油、石蜡油之外您认为还可以使用什么液体作为等压计得油封液体？答 : 因为高沸点防止油封液体挥发, 而造成等压计液位得不稳定, 低蒸汽压防止对被测液体得蒸汽压产生过高干扰。将硅油或石蜡油改为