氨基甲酸铵分解平衡常数测定

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1、氨基甲酸铵分解平衡常数测定一、实验目的1、测定氨基甲酸铵的分解压力，并求得反应的标准平衡常数和有关热力学函数；2、掌握空气恒温箱的结构。二、实验原理氨基甲酸铵是是合成尿素的中间产物，为白色不稳定固体，受热易分解，其分解反应为NH COONH 2NH (g)+CO (g)2 4 3 2该多相反应是容易达成平衡的可逆反应，体系压强不大时，气体可看作为理想气体 则上述反应式的标准平衡常数可表示为PNHPCO(1)式中p 和p分别表示在实验温度下NH和CO的平衡分压。又因氨基甲酸铵固体的NH3CO232蒸气压可以忽略，设反应体系达平衡时的总压为p，则有CO2代入式(1)式可得271 p9 丿(2)实验

2、测得一定温度下的反应体系的平衡总压p，即可按式(2)式算出该温度下的标准平衡常数K9。丄hO由范特霍夫等压方程式可得din K 9dTmRT 2(3)式中A H9为该反应的标准摩尔反应热，R为摩尔气体常量。当温度变化范围不大时，可将 rmA H9 视为常数，对式(3)求积分得rm(4)in K9 =r m + CRT通过测定不同温度下分解平衡总压p则可得对应温度下的K9值，再以inK9对 二作图,T / K通过直线关系可求得实验温度范围内的A H9。本实验的关系为:rmin k 9 十4 “T/K+ 55.18由某温度下的K0可以求算该温度下的标准摩尔吉布斯自由能变A G0rmA G0 二RT

3、 In K 0rm由A G 0 二 A H 0 TA S 0r m r m r m可求算出标准摩尔反应熵变A S0rm_ A H 0 A G 0A S 0 = rm rmr mT三、实验装置和药品 整套实验装置主要由空气恒温箱（图中虚线框8）、样品瓶、数字式低真空测压仪，等 压计，真空泵，样品管、干燥塔等组成，实验装置示意图如图所示。药品：氨基甲酸铵（自制固体粉末），硅油。接更空12图 反应装置示意图1-5： 真空活塞 6：样品瓶 7：U 形等压计8：空气恒温箱 9：真空泵 10,11：毛细管 12：缓冲管四、实验步骤1. 按实验装置图连接好装置，并在样品瓶6 中装入少量的氨基甲酸铵粉末。2.

4、 打开活塞 1、4、5，关闭其余所有活塞。打开机械真空泵，使系统逐步抽真空。待观 察到真空测压计上读数不变或变化微小后，关闭活塞4 和5。3调节空气恒温箱温度为25C。4. 缓慢关闭活塞1,随着氨基甲酸铵的分解，U形等压计中的硅油液面出现压差，反复 调节活塞 2、3 或 4、5 使 U 形等压计两侧液面相等，且不随时间而变后，由温度计读取反 应体系的温度、由数字式低真空测压仪读取体系的平衡压差p。5. 将空气恒温箱分别调到C、C、C，如上操作，获得不同温度下分解反应达平衡后 体系的压差。6. 实验结束后，保持所有活塞处于关闭状态后，先打开活塞2、3再关闭真空泵。五、数据处理1、求出不同温度下系

5、统的平衡总压：p=p大气-p，并与经验式计算结果相比较：大气,6.314 x 103 wIn p = -t+ 30.55 （式中单位为 Pa）；2、计算各分解温度下K0和A G9 ；r m3、以lnK0对1/t作图，由斜率求得反应焓A H0和反应熵A S0 ；rmrm六、思考题1、在一定温度下氨基甲酸铵的用量多少对分解压力的测量有何影响2、装置中毛细管10与11各起什么作用在抽真空时为何要将活塞1打开七、讨论1、由于氨基甲酸铵（nh2coonh4 ）易吸水，故在制备与保存时使用的容器都应保持干燥。 若吸水，则生成（NHJ2CO3和NH4HCO3，给实验带来误差。2、本实验装置可以用来测定液体的饱和蒸汽压。3、氨基甲酸铵易分解，需在实验前制备。制备方法是：在通风橱内将钢瓶中的氨与二氧化 碳在常温下同时通入一塑料袋中，一定时间后在塑料袋内壁上附着氨基甲酸铵的白色结晶。