氨基甲酸銨分解反應(yīng)標準平衡常數(shù)的測定.doc

寧 波 工 程 學(xué) 院物理化學(xué)實驗報告專業(yè)班級 姓名 序號 同組姓名 指導(dǎo)老師 實驗日期 實驗名稱 氨基甲酸銨分解反應(yīng)標準平衡常數(shù)的測定 一、目的要求 1.掌握測定平衡常數(shù)的一種方法；2.用等壓法測定氨基甲酸銨的分解壓力并計算分解反應(yīng)的有關(guān)熱力學(xué)常數(shù)。二、實驗原理 氨基甲酸銨是合成尿素的中間產(chǎn)物，為白色固體，很不穩(wěn)定，其分解反應(yīng)式為：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)該反應(yīng)為復(fù)相反應(yīng)，在封閉體系中很容易達到平衡，在常壓下其平衡常數(shù)可近似表示為： (1)式中，pNH、pCO分別表示反應(yīng)溫度下NH3和CO2平衡時的分壓； py為標準壓。在壓力不大時，氣體的逸度近似為1，且純固態(tài)物質(zhì)的活度為1，體系總壓ppNHpCO。從化學(xué)反應(yīng)計量方程式可知： (2)將式(2)代入式(1)得： (3)因此，當體系達平衡后，測量其總壓p，即可計算出平衡常數(shù)Kpy溫度對平衡常數(shù)的影響可用下式表示： (4)式中，T為熱力學(xué)溫度；rH為標準反應(yīng)熱效應(yīng)。氨基甲酸銨分解反應(yīng)是一個熱效應(yīng)很大的吸熱反應(yīng)，溫度對平衡常數(shù)的影響比較靈敏。當溫度在不大的范圍內(nèi)變化時，rH可視為常數(shù)，由(4)式積分得： (C為積分常數(shù)) (5) 若以lnK對1/T作圖，得一直線，其斜率為-rH/R。由此可求出rH。并按下式計算T溫度下反應(yīng)的標準吉布斯自由能變化rG，rGRT ln K (6)利用實驗溫度范圍內(nèi)反應(yīng)的平均等壓熱效應(yīng)rH和T溫度下的標準吉布斯自由能變化rG，可近似計算出該溫度下的熵變rS (7)因此通過測定一定溫度范圍內(nèi)某溫度的氨基甲酸銨的分解壓(平衡總壓)，就可以利用上述公式分別求出 K，rH，rG(T)，rS(T)。三、實驗儀器、試劑儀器：循環(huán)水泵，低真空數(shù)字側(cè)壓儀，等壓計，恒溫槽一套，樣品管；試劑：氨基甲酸銨，液體石蠟。四、實驗步驟1.按如圖安裝實驗裝置。由特制的小漏斗將氨基甲酸銨粉末小心裝入干燥的球狀樣品管中，與已裝好液體石蠟的等壓計連好。注意不能讓液體石蠟進入樣品管。2.開動循環(huán)水泵，當真空測壓儀示數(shù)為-90KPa以下時，檢查體系的氣密性，待10min后，若測壓儀讀數(shù)沒有變化，則表示系統(tǒng)不漏氣，否則說明漏氣，應(yīng)仔細檢查各接口處，直到不漏氣為止。3.恒溫槽中加水至沒過樣品管和等壓計，調(diào)節(jié)恒溫水槽水溫為25。4.開啟真空泵將系統(tǒng)中的空氣抽出，然后關(guān)閉活塞。打開活塞將空氣慢慢放入體系中，使U型等壓計液面水平。若5min內(nèi)保持液面水平不變，記下低真空測壓儀的讀數(shù)，即為氨基甲酸銨分解的平衡壓力。然后關(guān)閉活塞，再重復(fù)一次，如果二次結(jié)果相差在0.1KPa之內(nèi)，則可改變溫度，繼續(xù)進行實驗；若二次結(jié)果偏差較大，說明第一次空氣沒抽凈，應(yīng)再重復(fù)一次。若平衡保持不住，可檢查是否有漏氣的地方。5.用同樣的方法測25、30、35、40、45的分解壓力。6.實驗完成后，將空氣放入系統(tǒng)中至測壓儀讀數(shù)為零，切斷電源、水源。五、數(shù)據(jù)記錄與處理室溫： 17.5 大氣壓：101760Pat/1/T真空度DP分解壓PKpyln Kpy250.003354-86.9314.830.0004832-7.635300.003299-82.6619.100.001032-6.876350.003245-75.9625.800.002544-5.974400.003193-67.2234.540.006105-5.099450.003143-54.1947.570.01595-4.138以ln Kpy1/T作圖得到如下結(jié)果：-rH/R=-16573.46所以rH=137.79 kJ/mol25時：rGRT ln K=-8.314298.15（-7.635）=18.93 kJ/molSr=(Hr-Gr)/T=（137.79-18.93）/298.15=0.399 KJmol-1 K-1六、結(jié)果與討論1.體系的氣密性較差，所以測得的rH較低，查閱資料