物 理 化 学 实 验 报 告

实  验  名  称：  氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定                                                                                                            

学          院：           化学工程学院                   

专          业：          化学工程与工艺                   

班          级：            化工09-1班                    

姓          名：              学  号                   

指  导  教  师：                                       

日          期：         2011年3月24日                

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)＋CO₂(g)

在常压下其平衡常数可近似表示为：

                           (1)

其中，p_{NH  3}、p_{CO  2}分别表示反应温度下NH₃和CO₂平衡时的分压；体系总压p＝p_{NH  3}＋p_CO。从化学反应计量方程式可知：

                         (2)

将式(2)代入式(1)得：

                  (3)

因此，当体系达平衡后，测量其总压p，即可计算出平衡常数K_p^y

温度对平衡常数的影响可用下式表示：

    (C^′为积分常数)             (4)

 若以lnK? p对1/T作图，得一直线，其斜率为-Δ_rH? m/R。由此可求出Δ_rH? m。并按下式计算T温度下反应的标准吉布斯自由能变化Δ_rG? m，

Δ_rG? m＝－RT ln K? p                             (5)

利用实验温度范围内反应的平均等压热效应Δ_rH? m和T温度下的标准吉布斯自由能变化Δ_rG? m，可近似计算出该温度下的熵变Δ_rS? m

                         (6)

因此通过测定一定温度范围内某温度的氨基甲酸铵的分解压(平衡总压)，就可以利用上述公式分别求出 K? p，Δ_rH? m，Δ_rG? m(T)，Δ_rS? m(T)。

三、 实验仪器与药品

1 仪器 ：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽，样品管。

2 试剂 ：氨基甲酸铵，液体石蜡

      

四、 实验步骤

1 向恒温槽中加水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-90KPa以下时，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，若五分钟内保持液面水平不变，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0.1KPa之内，则继续进行实验，若偏差较大，则第一次空气没抽净，应在重复一次。

4 用同样的方法测30℃,35℃,40℃,45℃的分解压力。

5整理实验数据，收拾实验仪器和药品。

五 、数据记录及处理

室温：17.5℃                 大气压：101.76kPa

以ln K_p^y~1/T作图得到如下结果：

图ln K_p^y~1/T

由图可知该直线的斜率为(-4.19+7.53）/（3.14-3.34）*10^-3  = -16.70*10³

则由-Δ_rH? m/R = -16.70*10³ 可知：

Δ_rH? m=16.70*10³ *8.315=138.86kJ/mol

查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解的Δ_rH? m=159.32kJ/mol，

故相对误差=|159.32-138.86|/159.32=0.1284

25℃时：Δ_rG? m＝－RT ln K? p=8.315*298.15*7.499=18.59 kJ/mol

由△G_rm⁰=△H_rm⁰—T△S_rm知：

△S_rm⁰=(△H_rm⁰-△G_rm⁰)/T=(138.86-18.95)/298.15=0.403KJmol^-1 K^-1

六、结果与讨论

误差分析:

实验所测得的△H_m 比理论值小，误差偏大，误差产生的主要原因有：开始时系统中空气未完全被抽净；通入空气时有气泡引入；石蜡液体偏多，平衡点不易确定；测压仪读数不稳定造成读数误差。

实验讨论：

1、为什么要抽净小球泡中的空气？若系统中有少量空气，对实验结果有何影响？

答：需要测定的只是的反应产生的气体的压力，即氨气和二氧化碳的总压，所以空气排除得越干净，得到的数据结果就越准确。如果系统中有少量空气，得到的蒸气压数据就会偏大，平衡常数就会偏大。

2、如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡？

答：U型等压计两臂的液面无论是否等高，在1min内，液面不再变化即可认为反应体系已达平衡。

3、根据哪些原则选用等压计中的密封液？

答：应选用蒸气压很小且不与系统中物质发生化学作用的液体。

第二篇：氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定_

氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定

一．实验目的

1．用静态法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，求算该反应的平衡常数；

2．了解温度对反应平衡常数的影响，由不同温度下平衡常数的数据，计算反应焓变；

3．进一步掌握真空实验技术和恒温槽的调节使用。

三．注意事项

实验方法与实验“静态法测定液体得饱和蒸汽压”实验相同。因本实验所需真空度较高，试漏时要抽气至真空系统压力ps<8.5kPa。

四．思考题

1.如何检测体系是否漏气？

2.为什么要抽净小球泡中的空气？若体系中有少量空气，对实验结果有何影响？

3.如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡？没有平衡就测数据，将有何影响？