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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 宁 波 工 程 学 院 物理化学实验报告 专业班级化工 112 姓名季森策序号 1140 241 同组姓名赵英松 , 王春丽 , 王任指导老师付志强、 姚利辉实验日期 .3.16 实验名称实验三氨基甲酸氨分解反应标准平衡常数的测定 一、实验目的 1. 掌握一种测定系统平衡压力的方法等压法; 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热力学常数 二、 实验原理 氨基 甲酸铵是合成尿素的中间体, 白色固体 , 很不稳定 , 加热时 按下式分解 : gCOgNHsCOONHNH 2343 2 ( 9.1) 根据化学势判据 , 分
2、解达到平衡时 , 反应的标准平衡常数K 为: p p p p K COgNH 23 . 2 B ppp COGNH 23 . 2 B pKP ( 9.2) 式中: P K 23 . 2 COGNH pp ( 9.3) gCOgNH pp 23 ,分别为平衡系统中gNH 3 、 和gCO2的平衡分压 ; B为反应 式中各气体物质计量系数之和, 产物的 B为正, 反应物的B为负。 因为一定温度下 , 固体物质的蒸气压具有定值, 与固体的量无关 , 因此, 平衡系统中氨基甲酸铵的分压 sCOONHNH p 42 是常数 , 与平衡常数合并 , 故在( 9.2) 式中不出现。 因为温度不高时 , 固体
3、物质氨基甲酸铵的分压 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 sCOONHNH p 42 , 3 gNH p sCOONHNH p 42 , 2 gCO p 系统的总压等于 gCOgNHpp 23 ,之和, 即: gCOgNH ppP 23 总 ( 9.4) 从化学反应计量式可知 , 1 摩尔 sCOONHNH 42 分解生成 2 摩尔gNH3和 1 摩尔gCO2, 则: , 3 gNH p= 总 p 3 2 ; gCO p 2 = 总 p 3 1 ; 将上述关系代入 ( 9.3) 式, 3 2 27 4 3 1 . 3 2 总总总pppKP ( 9.5) 将( 9.5
4、) 式代入 (9.2) 式, 得标准平衡常数为 : 3 3 27 4 pPK总 ( 9.6) 因此, 化学反应达到平衡时 , 测量系统的总压强 总 p, 由 总 p计算出 P K, 进 而计算出标准平衡常数K 。 由化学反应等压方程可知 , 标准平衡常数与温度的关系为: 2 ln RT H T Kmr P (9.7) T绝对温度 , K; 1 .,molJH mr 标准摩尔反应焓, 当温度在不太大的范围内变化时, mrH 可视为常数 . 对(9.7) 式进行不定积分得 : 1 lnC TR H K mr ( 9.8a) 或C TR H K mr 1 303.2 lg (9.8b) 式中 C和
5、C 为积分常数。 用 T K 1 ln对作图 , 得一直线如 ( 图 9.1) 所示, 直线斜率 R H m mr , 由斜率 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 可计算出 : mRH mr KRTGm r ln T GH S mrmr mr LnK 图 9.1 lnK 1/T 图 K/T 三、 实验仪器、试剂 仪器: 实验装置一套 ( 如图 9.2 所示) ; 氨基甲酸铵 ( 自制) : U型压差计 ; . 玻璃钢水浴 ; 加热器 ; 搅拌器 ; 等压计 ; 温度计 ; 感温元件 ; 缓冲瓶 ; 三通旋 塞; 毛细管 ; 温度指示控制仪。 资料内容仅供您学习参考，
6、如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 图 9.2 氨基甲酸铵分解平衡常数测定实验装置图 试剂: 氨基甲酸铵、液体石蜡 四、 实验步骤 1. 检漏按图所示安装仪器。 将烘干的小球和玻璃等压计相连, 开动真空 泵, 当测压仪读数约为 -94kPa-95kPa, 关闭三通活塞。检查系统是否漏气 , 待 10min 后, 若测压仪读数没有变化, 则表示系统不漏气 , 否则说明漏气 , 应仔 细检查各接口处 , 直到不漏气为止。 2. 装样品确定系统不漏气后 , 取下干燥的球状样品管装入氨基甲酸铵粉 末, 与已装好液体石蜡的等压计连好, 再按图示装好。 3. 测量调节恒温槽温度为25。开启真空泵 ,
7、将系统中的空气排出 , 约 1min 后, 关闭二通活塞 , 然后缓缓开启三通活塞 , 将空气慢慢分次放入系统, 直至等压计两边液面处于水平时, 立即关闭三通活塞 , 若 5min 内两液面保持不 变, 即记下低真空测压仪的读数, 即是氨基甲酸胺分解的平衡压力。 4. 重复测量重复步骤 3 操作, 如果两次测定结果差值小于0.2kPa, 可 进行下一步实验。 5. 升温测量调节恒温槽温度 , 用同样的方法继续测定30、35、 40、 45时的分解压力。 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 6. 复原实验完毕 , 将空气放入系统中至测压仪读数为零, 切断电源、 水 源
8、。 五、 数据记录与处理 室温: 19.6大气压 : 101.01KPa t/ 1/T 真空度P/Kp 分解压 P/Kp Kpln Kp 25 0.003354 -87.77 13.24 0.0003438 -7.975 30 0.003299 -83.79 17.22 0.0007565 -7.187 35 0.003245 -76.75 24.26 0.002115 -6.159 40 0.003193 -66.38 34.63 0.006153 -5.091 45 0.003143 -53.12 47.89 0.01627 -4.118 以 ln Kp1/T 作图得到如下结果 : - r
9、H ? m/R=-19.62 103 因此 rH ? m=163.12 kJ/mol 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 25时: rG ? mRT ln K? p =-8.314 298.15( -7.975) =19.77 kJ/mol Sr?m=(Hr ? m- G r?m)/T=( 163.12-19.77) /298.15=0.4808KJmol -1 K -1 六、 结果与讨论 1. 查阅资料知 25氨基甲酸铵分解的rH ? m=159.32kJ/mol; 本实验测得的 值为 rH ? m=163.12 kJ/mol, 2本实验测量值较理论值偏大, 存在一定的误差 , 原因可能有 : : 开始时系统中空气 , 未完全被抽净 : 通入空气时有气泡引入 : 测压仪读数不稳定造成读数误差; : 等待时间不够未完全达到气液两相平衡 3. 抽气时要控制抽气速度 , 过快会使U 型管内的液体沸腾 , 进入反应球型 管; 误差分析 实验所测得的H m比理论值大 , 误差产生的主要原因有: 开始时系统中空气未 完全被抽净 ; 通入空气过量 , 使读数时液柱未相平, 外侧液柱高于内侧液柱; 测压仪读数不稳定造成读数误差。
