氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測定2

氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測定2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測定氨基甲酸銨的分解壓力，并求得反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)。2.掌握緩沖儲氣罐的結(jié)構(gòu)原理及使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理固態(tài)的氨基甲酸銨是不穩(wěn)定的化合物，其分解反應(yīng)可用下式表示：)。42sCOONHNH)((223gCOgNH+該反應(yīng)為多相反應(yīng)系統(tǒng)，在壓力較小時(shí)，可將反應(yīng)中氣體視為理想氣體。根據(jù)熱力學(xué)知：該反應(yīng)的平衡總壓p總即為氨基甲酸銨的分解壓力，且：23CONHppp+=總(1)其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為：)。(232θCOθNHθpppppK=(2)式中：3NHp和2COp分別表示反應(yīng)溫度下NH3和CO2的平衡分壓；θp=100kPa。由分解反應(yīng)方程式知平衡總壓p總與3NHp和2COp關(guān)系為：總ppNH323=，總ppCO32=(3)代入式(2)，可得：32)(274)31(32。θθθθpppppppK總總總==(4)因此測得一定溫度下的平衡總壓，便可按式(4)算出此溫度的反應(yīng)平衡常數(shù)θpK。等壓下，平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系是：lnRTHdTKdθmrθp?=(5)式中，θmrH?為該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾等壓熱效應(yīng)，R為氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。當(dāng)溫度變化范圍不大時(shí)，θmrH?可視為常數(shù)，將式(5)積分，可得：IRTHKθmrθp+??=ln(6)式中I為積分常數(shù)。根據(jù)式(6)，只要測得不同溫度下的θpK，以θpKln對1/T作圖，應(yīng)為一直線，該直線的斜率為RTHθmr??即可求得實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾等壓熱效應(yīng)θmrH?。利用如下熱力學(xué)關(guān)系式還可以計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉氏函數(shù)變化θmrG?和標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變θmrS?：θpθmrKRTGln?=?(7)θmrθmrθmrSTHG???=?(8)三、儀器及試劑1.儀器：數(shù)字式真空計(jì)，等壓計(jì)，恒溫水浴，機(jī)械真空泵，緩沖罐等2.試劑：氨基甲酸銨（固體粉末）、硅油。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.檢漏：抽真空至60Kpa，3min內(nèi)壓力不變即為系統(tǒng)不漏氣。2.排空氣：抽真空至90Kpa。3.測量：設(shè)置溫度為25℃，隨著溫度的升高緩慢向體系中放入空氣，防止生成氣泡油液面齊平并保持3min后，讀下此時(shí)的真空計(jì)讀數(shù)和大氣壓。依次設(shè)置溫度為30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，用上述方法測量分解壓。4.測量完畢，體系先通大氣，然后切斷恒溫槽和真空計(jì)電源。五、結(jié)果與討論1.求不同溫度下系統(tǒng)的平衡總壓p：ppp=??大氣并與如下經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算結(jié)果相比較：6313.5ln30.5546pT?=+。式中p的單位為Pa。2.計(jì)算各分解溫度下K和rmG?3.以lnK對1/T作圖，由斜率求得rmH?六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.測定過程中和實(shí)驗(yàn)完畢放入空氣的速度均要緩慢，防止空氣倒灌回樣品管。2.測定完第一個(gè)溫度的壓力后，不用重新抽真空，直接升高溫度到測定溫度，放入空氣調(diào)節(jié)硅油面平衡讀數(shù)即可。七、思考題1.在一定溫度下