氨基甲酸銨分解

1、專業(yè)：姓名:湖戸乂唆實驗報告學(xué)號:日期：:課程名稱：大學(xué)化學(xué)實驗(P)指導(dǎo)老師：成績：I實驗名稱：氨基甲酸錢分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測定實驗類型：:一、實驗?zāi)康暮鸵骾1.熟悉用等壓法測定固體分解反應(yīng)的平衡壓力。：2、掌握真空實驗技術(shù)。丨3、測定氨基甲酸鞍分解壓力，計算分解反應(yīng)平衡常數(shù)及有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)。冬 二 實驗內(nèi)容和原理I氨基甲酸錢(NHzCOONHd是是合成尿素的中間產(chǎn)物，白色固體，不穩(wěn)定，加熱易發(fā)生如下的分解反應(yīng):INH2COONH4 (s)55=- 2NH3 (g) +CO2 (g)j該反應(yīng)是可逆的多相反應(yīng)。若將氣體看成理想氣體，并不將分解產(chǎn)物從系統(tǒng)中移走，則很容易達到| 平衡，標準平衡常

2、數(shù)仏可表示為：Kf應(yīng)，Pc。：I ： 式中，PNH、pcs分別為平衡時NHj和C02的分壓，又因固體氨基甲酸錢的蒸氣壓可忽略不計，故體系:的總壓P總為：:P 總=)麗、+ pcOz1稱為反應(yīng)的分解壓力，從反應(yīng)的計量關(guān)系知:Pnhz =2 pcoz:21:則有PNH = _P總和PCO2 = _ P總133Kf (ZpJ (Ip 總)=A pl(2):3327：可見當體系達平衡后，測得平衡總壓后就可求算實驗溫度的平衡常數(shù)Kpo|平衡常數(shù)稱為經(jīng)驗平衡常數(shù)。為將平衡常數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)聯(lián)系起來，我們再定義標準平衡常數(shù)。；化學(xué)熱力學(xué)規(guī)定溫度為T、壓力為100kpa的理想氣體為標準態(tài)，100kp.稱為標準態(tài)

3、壓力。PNH、:pco.或P總除以100kp3就得標準平衡常數(shù)。K - （-）2 （丄止）=A （冬）二 nl3 ”3 27 嚴 27xl015 J溫度對標準平衡常數(shù)的影響可用下式表示：dlnK： /,”dT = TF（3）式中，T是熱力學(xué)溫度；R為氣體摩爾常量；出為該反應(yīng)的標準摩爾熱效應(yīng)，在溫度范圍不大時厶出 可視為常數(shù)，由積分得：lW_ H，+C（4）卩 RT作InK-丄圖應(yīng)得一直線，斜率S二一仝色，由此算得厶H. =-RSoTR反應(yīng)的標準摩爾吉布斯函數(shù)變化與標準平衡常數(shù)的關(guān)系為： 6 = - RTInK（5）用標準摩爾熱效應(yīng)和標準摩爾吉布斯函數(shù)變可近似地計算該溫度下的標準矯變：SF（&

4、- A rG? / T因此，由實驗測出一定溫度范圍內(nèi)不同溫度T時氨基甲酸錢的分解壓力（即平衡總壓），可分別求出標準平衡常數(shù)及熱力學(xué)函數(shù):標準摩爾熱效應(yīng)、標準摩爾吉布斯函數(shù)變化及標準摩爾購變。等壓計中的封閉液通常選用鄰苯二甲酸二壬酯、硅油或石蠟油等蒸氣壓小且不與系統(tǒng)中任何物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用的液體。若它與U形汞壓力計連用時，由于硅油的密度與汞的密度相差懸殊，故等壓計中兩液面若有微小的高度差，則可忽略不計。本實驗中采用數(shù)字式低真空測壓儀測定系統(tǒng)總壓。三、儀器與試劑儀器：等壓法測分壓裝置；數(shù)字式低真空測壓儀（DPC-2C）；試劑：氨基甲酸錢（自制）；硅油。四、實驗步驟1）檢漏檢查活塞和氣路，開啟真空泵，

5、抽氣至系統(tǒng)達到一定真空度，關(guān)閉活塞，停止抽氣。觀察數(shù)字式壓力測量儀的讀數(shù)，判斷是否漏氣，如果在數(shù)分鐘內(nèi)壓力計讀數(shù)基本不變，表明系統(tǒng)不漏氣。若有漏氣，則應(yīng)從泵至系統(tǒng)分段檢查，并用真空油脂封住漏口，直至不漏氣為止，才可進行下一步實驗。2）測量打開恒溫水浴開關(guān)，設(shè)定溫度為259。打開真空泵，將系統(tǒng)中的空氣排出，約15min,關(guān)閉旋塞， 停止抽氣。緩慢開啟旋塞接通毛細管，小心地將空氣逐漸放入系統(tǒng)，直至等壓計U形管兩臂硅油齊平, 立即關(guān)閉旋塞，觀察硅油面，反復(fù)多次地重復(fù)放氣操作，直至Wmin內(nèi)硅油面齊平不變，即可讀數(shù)。3）重復(fù)測量再使系統(tǒng)與真空泵相連，在開泵1-2min后，再打開旋塞。繼續(xù)排氣，約10m

6、in后，如上操作重新 測定氨基甲酸錢分解壓力。如兩次測定結(jié)果壓力差小于200Pa,可進行下一步實驗。4）升溫測量調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為309,在升溫過程中逐漸從毛細管緩慢放入空氣，使分解的氣體不致于通過 硅油鼓泡。恒溫10mino最后至U形管兩臂硅油面齊平且保持10min不變，即可讀取測壓儀讀數(shù)及恒溫 槽溫度。同法測定35C的分解壓。5）復(fù)原實驗完畢后，將空氣慢慢放入系統(tǒng)，使系統(tǒng)解除真空。關(guān)閉測壓儀。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1. 福廷式氣壓計讀數(shù)：溫度：C ;大氣壓：kPa o氣壓計讀數(shù)的校正：（1）溫度校正查中級化學(xué)實驗P39表，知溫度在2021C,壓力觀測值在103kPa之間時，溫度校正值為。（

7、2）緯度校正本實驗在北緯30 18, 38進行，查中級化學(xué)實驗p40頁表知，得本次實驗換算到緯度45 的大氣壓力校正值為。（3）海拔校正本實驗海拔為10米，海拔所造成的大氣壓誤差可忽略不計。最終結(jié)果：正二分解壓的計算：p分解壓=p校正-1P讀鉄I 標準平衡常數(shù)K的計算：Ke =我譽32. 分解反應(yīng)的測量數(shù)據(jù)及標準平衡常數(shù)K令見表仁表氨基甲酸錢分解壓記錄表溫度t/CT/K1 . 一/K-iT1測壓儀讀數(shù)/kPa分解壓/kPaKelnK25298.150.00335490.4311.340.000216-8.4400425298.150.00335490.4611.310.000214-8.447

8、9930303.150.00329985.3116.460.000661-7.3222535308.150.00324578.3723.40.001898-6.266843.作lnKe-1/T圖，結(jié)果見圖1圖1 ln 1/T的關(guān)系斜率為一晉=一 20041KArH = - 20041K ( - R) = 20041K - 8.314J/(mol - K) = 166. 62kJ/mol(R=(mol K),見無機及分析化學(xué))4.計算259時氨基甲酸錢分解反應(yīng)的G仝及XS爲ArGS 二-RTInK9= - 8.314J/(mol K) X 298. 15K X ( - 8.44004)= 20.

9、 92kJ/molArSm = (ArHm - ArGm)/T =(166. 62kJ/mol - 20. 92kJ/mol) /298. 15K = 0. 4887kJ/ (mol - K)六、實驗結(jié)果與分析本實驗測得：氨基甲酸錢分解反應(yīng)在259下的標準平衡常數(shù)為；氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標準摩爾熱效應(yīng)= 166.62kJ/mol；氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標準摩爾吉布斯函數(shù)變化G盤二20.92kJ/mol；氨基甲酸t(yī)S分解反應(yīng)的標準矯變&S金二0. 4887kJ/ （mol - K）。找不到氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標準摩爾熱效應(yīng)等數(shù)據(jù)的文獻值，有未知來源的氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標 準摩爾熱效應(yīng)= 159.

10、 32kJ/molo七、討論與心得1. 分解壓的含義，氨基甲酸錢分解反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng)分解壓是化合物分解時分解產(chǎn)物和化合物產(chǎn)生的總壓力。氨基甲酸錢分解反應(yīng)屬固體分解為氣體的 吸熱的反應(yīng)。2. 怎樣測定氨基甲酸錢的分解壓力U型管的壓力來自何處本實驗測定氨基甲酸的分解壓力使用的是自動氣壓計，將氣壓計與密閉系統(tǒng)連接，便可直接讀數(shù)。 通過通入細微氣體調(diào)節(jié)U形管內(nèi)硅油左右液面相平來達到系統(tǒng)氣壓相等，然后測量。U型管的壓力來自于兩測壓口的氣體壓力差。3. U如何判斷氨基甲酸錢分解已達平衡沒有平衡就測數(shù)據(jù)，將有何影響等壓計U形管兩臂硅油面10分鐘內(nèi)齊平不變，則分解已達平衡。沒有平衡就測數(shù)據(jù)，壓力將偏

11、小，平衡系數(shù)偏小。4. 等壓計（U型管）封閉液如何選用等壓計密封液必須是高沸點的，比重適宜，蒸氣壓小，不會和反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的，無腐蝕性且指示 明顯的。5. 引起誤差的原因有：（1）系統(tǒng)溫度的波動；（2）反應(yīng)沒有平衡就測數(shù)據(jù)；（3）系統(tǒng)漏氣；（4） U形管兩臂硅油面不 平齊（5）開始抽真空時，留有殘余空氣等6. 樣品與封閉液之間（小球泡）為什么要抽成真空，如果混入空氣會怎樣我們需要測定的是純粹的反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的壓力，所以空氣排除得越干凈，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果就越準 確。如果系統(tǒng)中有少量空氣，得到的蒸氣壓數(shù)據(jù)就會偏大，平衡常數(shù)就會偏大。所以如果反應(yīng)體系漏入 空氣（有氣泡進入），則必須重新抽完全重新做。實驗心得：本次實驗中，我遇到的操作上的難點是調(diào)整U型管硅油，使其中沒有氣泡留下，這是一個比較麻煩的操作，在不斷抽氣和進氣的過程中，尋找氣泡移動的規(guī)律，最后