物化-氨基甲酸銨分解反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定

寧波工程學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí)姓名序號(hào)實(shí)驗(yàn)日期同組姓名指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)名稱氨基甲酸銨分解反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諟y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(jì)算分解反應(yīng)的有關(guān)熱力學(xué)常數(shù)。實(shí)驗(yàn)原理氨基甲酸銨是白色固體，是合成尿素的中間產(chǎn)物，它很不穩(wěn)定，易分解成NH3和CO2。其分解反應(yīng)式為：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)在常壓下其平衡常數(shù)可近似表示為：未達(dá)到平衡時(shí)體系的總壓力為p,固體NH2COONH4產(chǎn)生的分壓很小，可以忽略不計(jì)其中，又體系中的NH3和CO2全部是由氨基甲酸銨分解長生的，所以：p＝pNH3＋pCO2由反應(yīng)方程式可知所以：因此可知當(dāng)體系達(dá)平衡后，測量其總壓p，即可計(jì)算出平衡常數(shù)Kθp溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響一般都很顯著的，其定量關(guān)系為：(C′為積分常數(shù))(1)若以lnKθp對(duì)1/T作圖，應(yīng)為一直線，其斜率為-ΔrHθm/R。由此可求出ΔrHθm。在一個(gè)小的溫度區(qū)間內(nèi)，也可用此式計(jì)算出此溫度區(qū)間的平均ΔrHθm。因?yàn)槿我粶囟认碌钠胶獬?shù)與反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化值間有如下關(guān)系：ΔrGθm=﹣RTlnKθp(2)可用平衡常數(shù)求出該反應(yīng)的溫度下的ΔrGθm。利用實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)反應(yīng)的平均等壓熱效應(yīng)ΔrHθm和T溫度下的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化ΔrGθm，可近似計(jì)算出該溫度下的熵變?chǔ)Sθm。(3)實(shí)驗(yàn)儀器、試劑 儀器：循環(huán)水泵，低真空數(shù)字測壓儀，等壓計(jì)，恒溫槽一套，樣品管；試劑：氨基甲酸銨，液體石蠟。實(shí)驗(yàn)步驟1、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，與已裝好的液體石蠟的等壓計(jì)連好。注意不能讓液體石蠟進(jìn)入樣品管；2、開動(dòng)循環(huán)水泵，旋轉(zhuǎn)活塞10與體系相通，旋轉(zhuǎn)活塞10和減壓瓶2相通，旋轉(zhuǎn)活塞12至三個(gè)方向都通，此時(shí)觀察到的測壓儀數(shù)字應(yīng)不斷減小，至低真空測壓儀示數(shù)為-90KPa以下時(shí)，關(guān)閉活塞11，檢查體系氣密性；3、恒溫槽中加水至沒過樣品管和等壓計(jì)，調(diào)節(jié)恒溫槽水溫至25℃；4、旋轉(zhuǎn)活塞11，抽吸大約1分鐘，把樣品管中的空氣抽走，然后關(guān)閉活塞11.慢慢旋轉(zhuǎn)活塞13，緩慢放入空氣進(jìn)入體系，使U型等壓計(jì)液面水平。若1分鐘內(nèi)保持液面水平，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；5、用同樣的方法測25℃，30℃，35℃，40℃，45℃的分解壓力；6、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，收拾實(shí)驗(yàn)儀器和藥品。數(shù)據(jù)記錄與處理室溫：17.4℃大氣壓力：101.92KPat/℃1/T/(10-3K)真空度ΔP/KPa分解壓P／KPaKplnKp253.3542-87.4714.450.00042-7.78303.2987-82.7019.120.00098-6.93353.2542-76.4125.510.00232-6.07403.1934-67.6434.280.00564-5.18453.1432-54.8247.100.01462-4.23從圖中測量所得的斜率為-1.749×104；ΔrHθm=﹣(﹣1.749)×104×8.314=145390J/mol=145.390kJ/mol；已知25℃時(shí)氨基甲酸銨的標(biāo)準(zhǔn)ΔrHθm=159.32kJ/mol；故相對(duì)偏差為8.74%。ΔrGθm=﹣RTlnKθp=8.314×298.15×7.78=19285J/mol=19.285kJ/mol;ΔrSθm=(ΔrHθm﹣ΔrGθm)/T=(145.390﹣19.285)/298.15=0.423kJ/mol·K=423J/mol·K注意事項(xiàng)1、體系必須平衡后，才能讀取數(shù)字壓力計(jì)的壓力差；2、恒溫槽溫度控制到不相差0.1℃；3、玻璃等壓計(jì)中的封閉液一定要選用黏度小，密度小，蒸汽壓低。并且與反應(yīng)體系不 發(fā)生作用的液體。結(jié)果與討論剛開始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候未能將樣品球內(nèi)的空氣完全排盡，對(duì)實(shí)驗(yàn)有一定的影響；U型等壓計(jì)液面等高調(diào)節(jié)有失誤，未能等到液面完全等高便讀取數(shù)據(jù)。思考題1、若體系有漏氣的地方會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？平衡常數(shù)測定儀的示數(shù)會(huì)一直變大，穩(wěn)