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1、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年月曰一、实验目的1、熟悉用等压法测定固体分解反应的平衡压力。2、掌握真空实验技术。3、测定氨基甲酸铵分解压力，计算分解反应平衡常数及有关热力学函数。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)该反应为复相反应，在封闭体系中很容易达到平衡，在常压下其平衡常数可近似表示为:K=p、NH 32pCO 2ppp式中，PNH3、PCO2分别表示反应温度下nh
2、3和CO2平衡时的分压；P为标准压。在压力不大时，气体的逸度近似为1，且纯固态物质的活度为1，体系总压p=pnH3 +pco。从化学反应计量方程式可知:将式(2)代入式(1)得:P = _ P， P NH 33CO 2(2)27因此，当体系达平衡后，测量其总压P，即可计算出平衡常数Kp温度对平衡常数的影响可用下式表示：d ln K A Hd T RT 2(4)式中，t为热力学温度；ArH(m为标准反应热效应。氨基甲酸铵分解反应是一个热效应很大的吸热反应， 温度对平衡常数的影响比较灵敏。当温度在不大的范围内变化时，AHm可视为常数，由(4)式积分得:ln K=-A尸+ Cp RT(C为积分常数)
3、若以lnK?对1/T作图，得一直线，其斜率为-AHm/R。由此可求出AH%。并按下式计算T温 度下反应的标准吉布斯自由能变化ArG%，AG(m = RTlnKp(6)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应AH%和T温度下的标准吉布斯自由能变化ArG%，可近 似计算出该温度下的熵变Ars(mA S=AH-AG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哗，ArH(m，ArG(m(r)，,弗(T)。三、实验仪器，试剂，装置图1仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽，样品管。等压法测平衡压力装置P2试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡1-数字压力计2-
4、0803硅油封4恒温槽5缓冲 瓶6一旋塞了一毛细管8一双 通成塞9一厚壁胶管10玻璃 等压计心四、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25C。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
5、样的方法测30C,35C,40C,45C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：17.5C大气压：101.76kPat/C1/T真空度P分解压PK尸In K250.00335-89.1113.360.000353-7.948300.00330-82.6519.820.001153-6.765350.00325-77.1625.310.002402-6.031400.00319-69.1833.290.005466-5.209450.00314-54.8947.580.015958-4.138以ln、1/T作图得到如下结果:1 /T /k图 ln Kp 1/T由图
6、可知该直线的斜率为(-4.138+7.948) / (3.14-3.35) *10-3= -18.14*103则由-rHm/R = -18.14*103 可知：,H% =18.14*103 *8.315=150.83kJ/mol查阅资料知25C氨基甲酸铵分解的,/% =159.32kJ/mol,故相对误差=|159.32-150.83|/159.32=0.053325C 时：ArG(m =-RT ln Kp =8.315*298.15*7.948=19.70 kJ/mol由Grm0=AH,m0一T ASm 知：ASrm0=(AHrm0-AGrm0)/T=(150.83-19.70)/298.1
7、5=0.440KJmol-1K-1六、结果与讨论f误差分析：实验所测得的迪比理论值小，但误差不大，误差产生的主要原因有：开始时系统中空气未完全被抽 m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。本次实验在误差允许的范围内成功。实验讨论：1、如何检查系统是否漏气？答：关闭真空泵，关闭阀门，观察平衡常数测定仪的示数是否变化，若变化则说明系统漏气，若变化过快，则需要检查装置重新抽气。2、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。3、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。4、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。
