氨基甲酸銨的分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測定【精選文檔】

1、氨基甲酸銨的分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測定【精選文檔】專業(yè)： 理科1010姓名： 陳世杰 學(xué)號： 3100102092 日期: 2012。03.5 地點(diǎn)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心328 實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)p 實(shí)驗(yàn)類型： 中級化學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： 氨基甲酸銨的分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測定 同組學(xué)生姓名: 無 指導(dǎo)老師 厲剛 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、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(shí)驗(yàn)技術(shù)。3、測定氨基甲酸銨分解壓力，計(jì)算分解反應(yīng)平衡常數(shù)及有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理氨基甲酸銨（NH2COONH4）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)：NH2COONH

2、4（s） 2NH3(g)+CO2（g）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(dá)到平衡，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kp 可表示為:Kp= （1）式中，、分別為平衡時(shí)NH3和CO2的分壓，又因固體氨基甲酸銨的蒸氣壓可忽略不計(jì)，故體系的總壓p總為：p總稱為反應(yīng)的分解壓力，從反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系知2則有 p總和p總Kp= （p總）2 （p總） （2）可見當(dāng)體系達(dá)平衡后，測得平衡總壓后就可求算實(shí)驗(yàn)溫度的平衡常數(shù)Kp。平衡常數(shù)Kp稱為經(jīng)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)?；瘜W(xué)熱力學(xué)規(guī)定溫度為T、壓力為100kpa的理想氣體為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，100kpa稱為

3、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力.、或p總除以100kpa就得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。 = ()2 （) = (）3 = 溫度對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響可用下式表示：= (3）式中，Hm為等壓下反應(yīng)的摩爾焓變即摩爾熱效應(yīng),在溫度范圍不大時(shí)Hm可視為常數(shù)，由積分得: ln=+C （4）作ln圖應(yīng)得一直線，斜率S=，由此算得Hm =RS.反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系為：rGm = - RTlnK (5）用標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變可近似地計(jì)算該溫度下的標(biāo)準(zhǔn)熵變:rSm= （rHm rGm) / T （6）因此，由實(shí)驗(yàn)測出一定溫度范圍內(nèi)不同溫度T時(shí)氨基甲酸銨的分解壓力(即平衡總壓），可分別求出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)

4、及熱力學(xué)函數(shù):標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化及標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變。 等壓法測氨基甲酸銨分解裝置如圖1所示.等壓計(jì)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(jì)連用時(shí),由于硅油的密度與汞的密度相差懸殊，故等壓計(jì)中兩液面若有微小的高度差，則可忽略不計(jì)。本實(shí)驗(yàn)中采用數(shù)字式低真空測壓儀測定系統(tǒng)總壓。三、儀器和藥品儀器:平衡常數(shù)測定裝置試劑：氨基甲酸銨四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1、 檢漏。檢查活塞和氣路,開啟真空泵，抽氣至系統(tǒng)達(dá)到一定真空度，關(guān)閉活塞11，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(jì)讀數(shù)基本不

5、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(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。2、 測量.打開恒溫水浴開關(guān),設(shè)定溫度為（30±0.1）。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(xì)管，小心地將空氣逐漸放入系統(tǒng)，直至等壓計(jì)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10min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12min后，再打開旋塞。繼續(xù)排氣，約10min后，如上操作重新測定氨基甲酸銨分解壓力。如兩次測定結(jié)果壓力差小于200Pa，可進(jìn)行下一步實(shí)

6、驗(yàn)。4、 升溫測量。調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為35，在升溫過程中逐漸從毛細(xì)管緩慢放入空氣，使分解的氣體不致于通過硅油鼓泡。恒溫10min。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40、45的分解壓.5、 復(fù)原.實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理室溫：15。6；大氣壓：103。05kPa（15.6）表一不同溫度時(shí)的氨基甲酸銨分解壓溫度30303540系統(tǒng)壓強(qiáng) kp16.5016。5223。6133.39制作 ln K 與 1/T 的圖像 30度時(shí)去兩者的平均數(shù)由圖得斜率s=20049.15所以，r Hm =R

7、S=166688.65 J/mol30時(shí),反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化rGm = RTlnK=18659.16 J/mol標(biāo)準(zhǔn)熵變:rSm = (rHm rGm） / T= 488.30 J/(mol*k)六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析氨基甲酸銨分解反應(yīng)的等壓反應(yīng)熱效應(yīng)r Hm =RS=166688.65 J/mol；從網(wǎng)站http：/r Hm （文獻(xiàn))=159.32kJ/mol。所以,相對誤差 Er=r Hm (文獻(xiàn)）-r Hm |/r Hm （文獻(xiàn)）100%=4.2誤差產(chǎn)生原因:1、放氨基甲酸銨的容器內(nèi)空氣在誤差允許內(nèi)未置換完全； 2、讀數(shù)時(shí),等壓計(jì)U形管兩臂硅油未完全齊平或齊平但還在微小變動(dòng),形成較

8、小誤差。七、實(shí)驗(yàn)心得與討論1、試驗(yàn)過程中放進(jìn)空氣的操作要緩慢，以避免空氣穿過等壓管汞柱進(jìn)入平衡體系中,這也是保證試驗(yàn)順利進(jìn)行的重要操作之一。2、為檢查30.0時(shí)是否真正達(dá)到平衡，也為了檢查小球內(nèi)空氣是否置換完全,要求第一次做好后，放入空氣,再次抽氣并調(diào)節(jié)至平衡，重復(fù)測定一次，兩次測定允許誤差在200pa以內(nèi)，若不一致還要抽氣五分鐘，直到兩次結(jié)果基本一致為止.【思考題】:1、如何檢查系統(tǒng)是否漏氣？答：關(guān)閉真空泵，關(guān)閉閥門，觀察平衡常數(shù)測定儀的示數(shù)是否變化，若變化則說明系統(tǒng)漏氣，若變化過快,則需要檢查裝置重新抽氣。2、什么叫分解壓？答:固體或液體化合物發(fā)生分解反應(yīng)，在指定的溫度下達(dá)到平衡時(shí)，所生成的氣體的總壓力,稱為分解壓。 3、怎樣測定氨基甲酸銨的分解壓力？答：在真空中使氨基甲酸銨的分解達(dá)到平衡，這是系統(tǒng)的總壓即為氨基甲酸銨的分解壓。4、為什么要抽凈小球泡中的空氣？若系統(tǒng)中有少量空氣,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？答：需要測定的只是的反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的壓力,即氨氣和二氧化碳的總壓，所以空氣排除得越干凈，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果就越準(zhǔn)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。5、如何判斷氨基甲酸銨分解已達(dá)平衡？答：U型等壓計(jì)兩臂的液面無論是否等高，在1m