实验三 氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定.doc

宁 波 工 程 学 院物理化学实验报告专业班级 化工 106 姓 名 序 号 2 同组姓名 指导老师 王婷婷 实验日期 3.13 实验名称 实验三 氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定 一、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铵的分解压力并计算分解反应的有关热力学常数二、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)＋CO 2(g)在常压下其平衡常数可近似表示为：(1) pK2CO3NHp其中，p NH 、p CO 分别表示反应温度下 NH3 和 CO2 平衡时的分压；体系总压 3 2p＝p NH ＋p CO从化学反应计量方程式可知： 3(2)pp12CO3NH，将式(2)代入式(1) 得：(3)3p 74 pK因此，当体系达平衡后，测量其总压 p，即可计算出平衡常数 Kp温度对平衡常数的影响可用下式表示：(C′为积分常数) (4)'mplnRTHKr若以 lnK 对 1/T 作图，得一直线，其斜率为 -ΔrH /R。

由此可求出 ΔrH 并按下式Ө p Ө m Ө m计算 T 温度下反应的标准吉布斯自由能变化 ΔrG ，Ө mΔrG ＝－RT ln K (5)Ө m Ө p利用实验温度范围内反应的平均等压热效应 ΔrH 和 T 温度下的标准吉布斯自由能变化Ө mΔrG ，可近似计算出该温度下的熵变 ΔrSӨ m Ө m(6)rr 三、实验仪器、试剂1、 仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽一套，样品管；2、 试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡四、实验装置图五、实验步骤1、 向恒温槽中加水,直至没过样品管和等压计，调节恒温槽水温为 25℃；2、 打开真空泵，待泵运行正常后，关闭玻璃放空活塞，观察低真空数字测压仪的读数，等读数为-94KPa 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；3、 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，若三分钟内液面保持水平不变，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 0.2KPa 之内，则继续进行实验，若偏差较大，则第一次空气没抽净，应再重复一次；4、 用同样的方法测 30℃,35℃,40℃,45℃的分解压力；5、 记录实验数据。

五、数据记录与处理室 温：15.9℃大气压（前）：101.93 大气压（后）：101.95大气压（平均值）：101.94室温 1/T 真空度 ΔP 分解压 P KӨp lnKӨp25 0.00335 -87.64 14.3 0.000409 -7.830 0.00330 -82.26 19.68 0.001066 -6.8435 0.00324 -75.19 26.75 0.002677 -5.9240 0.00319 -65.58 36.36 0.006723 -5.0045 0.00314 -49.09 52.85 0.020644 -3.88有上图表可得，Δ rG =-RTlnKӨp=23.4 kJ/mol；Δ rH =k*R=-18230*8.314=151.56kJӨ m Ө m查阅资料可知 25℃氨基甲酸铵分解的 ΔrH =159.32kJ/mol，Ө m相对误差 E=(151.56-159.32)/159.32=-4.9%ΔrS =(ΔrH -ΔrG )/T=(151.56-23.4)/298.15=442.35J/KӨ m Ө m Ө m六、结果与讨论由数据分析可知，本次实验所得 ΔrH 偏小，导致此次实验误差的可能有：Ө m1、 开始时系统中空气未完全被抽净；2、 通入空气时有气泡引入；3、 读数时，等压计 U 形管液体未完全齐平或齐平，还有微小的变动。