氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
氨基甲酸铵的分解反应平衡常数的测定
.实验报告课程名称： 大学化学实验p 实验类型： 中级化学实验实验项目名称： 氨基甲酸铵的分解反应平衡常数的测定 同组学生姓名： 无 指导老师 厉刚 一、实验目的和要求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、实验内容和原理氨基甲酸铵(NH 2COONH 4)是是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生如下的分解反应： NH 2COONH 4(s) 2NH 3（g ）+CO 2（g ）该反应是可逆的多相反应。
若将气体看成理想气体，并不将分解产物从系统中移走，则很容易达到平衡，标准平衡常数K p 可表示为：K p =23NH p •2CO p （1）式中，3NH p 、2CO p 分别为平衡时NH 3和CO 2的分压，又因固体氨基甲酸铵的蒸气压可忽略不计，故体系的总压p 总为：p 总＝3NH p ＋2CO p称为反应的分解压力，从反应的计量关系知3NH p ＝22CO p 则有 3NH p ＝32p 总和2CO p ＝31p总K p = (32p 总)2•(31p 总) ＝2743总p （2）可见当体系达平衡后，测得平衡总压后就可求算实验温度的平衡常数K p 。
平衡常数K p 称为经验平衡常数。
为将平衡常数与热力学函数联系起来，我们再定义标准平衡常数。
化学热力学规定温度为T 、压力为100kp a 的理想气体为标准态，100kp a 称为标准态压力。
3NH p 、2CO p 或p 总除以100kp a 就得标准平衡常数。
ΦpK= (Φp p 总32)2 • (Φp p 总31) = 274 (Φp p 总)3 = 31510274总p ⨯ 温度对标准平衡常数的影响可用下式表示：dTk d θln =2RT H m△dTk d θln（3）式中，△H m 为等压下反应的摩尔焓变即摩尔热效应，在温度范围不大时△H m 可视为常数，由积分得：ln Φp K =－RTH m △+C （4）作ln Φp K -T 1图应得一直线，斜率S=－RH m △，由此算得△H m=－RS 。
氨基甲酸铵平衡常数测定
实验名称 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定一、实验目的1、掌握空气恒温箱的结构原理及其使用。
2、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常数。
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：NH 2COONH 4(s)2NH 3(g)＋CO 2(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：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=p p p p K 2CO 23NHp(1) 式中，p NH 3、p CO 2分别表示反应温度下NH 3和CO 2平衡时的分压； p 为标准压。
体系总压p ＝p NH 3＋p CO 2p p p p 31322CO 3NH ==， (2) 将式(2)代入式(1)得：32p274332⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p p p p p K (3) 因此，当体系达平衡后，测量其总压p ，即可计算出平衡常数K p'mpln C RTH K r +∆-= (5)若以ln K Ө p 对1/T 作图，得一直线，其斜率为-Δr H Ө m /R 。
由此可求出Δr H Ө m 。
并按下式计算T 温度下反应的标准吉布斯自由能变化Δr G Ө m ，Δr G Ө m ＝－RT ln K Ө p (6)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应Δr H Ө m 和T 温度下的标准吉布斯自由能变化Δr G Ө m ，可近似计算出该温度下的熵变Δr S Ө mTG H S r r rmm m∆-∆=∆ (7)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 K Ө p ，Δr H Ө m ，Δr G Ө m (T )，Δr S Ө m (T )。
三、实验仪器、试剂仪器：循环水泵，低真空数字侧压仪，等压计，恒温槽一套，样品管。
试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡四、实验步骤1、在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，使之形成液封，再按图示装好。
氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定
宁波工程学院物理化学实验报告专业班级化工112 姓名姚志杰序号_____29_同组姓名金鹏田飞成罗斌_ 指导老师付志强姚利辉实验日期2013 4 8实验名称实验四氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定一、实验目的1.掌握测定平衡常数的一种方法。
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有关热力学常数。
二、实验原理三、实验仪器与药瓶仪器：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。
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，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。
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。
五、数据记录与处理室温：21.5 ℃大气压：100.66kpa由图可知K=-212722127221272*8.314=146.855KJ/mol查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解的∆rHӨ m=159.32kJ/mol,实验结果偏小，1、从㏑KPθ对1/T作图的结果来看，实验误差较小，实验结果能较好地符合理论值。
实验九氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定精
实验环境：确保 实验环境干净整 洁，没有尘埃和 杂物。
安全措施：确保 实验人员佩戴好 安全眼镜、实验 服等安全防护用 品。
实验操作流程
准备实验 器材和试 剂，确保 实验环境 安全
按照实验 步骤组装 实验装置， 确保气密 性良好
称取一定 量的氨基 甲酸铵样 品，放入 反应器中
开启加热 装置，使 反应温度 逐渐升高 至指定温 度
响规律。
Part Five
实验注意事项
安全注意事项
实验操作人员必 须经过专业培训， 熟悉实验操作流 程和注意事项。
实验过程中要穿 戴好防护眼镜、 实验服和化学防 护手套等个人防 护用品。
实验过程中要保 持室内通风良好， 避免长时间吸入 有害气体。
实验结束后要及 时清理实验现场， 确保实验室安全 卫生。
平衡常数的计算方法：根据实验数据，通过平衡时各组分浓度的测量，利用平衡常数的定义 进行计算。
平衡常数的物理意义：表示在一定温度下，可逆反应自发进行的方向和程度。
平衡常数的影响因素：温度、反应物和产物的浓度、压强等。
实验原理概述
氨基甲酸铵分解反 应是可逆反应，平 衡常数用于描述反 应的平衡状态。
实验通过测定反应 过程中各组分的浓 度变化，计算平衡 常数。
氨基甲酸铵分解反应平 衡常数的测定实验
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目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 实 验 原 理
03 实 验 步 骤
04 实 验 结 果 与 讨 论
05 实 验 注 意 事 项
06 实 验 思 考 题
Part One
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物理化学-实验十：氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
实验十 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定一、实验目的1. 掌握氨基甲酸铵的制备方法2. 用等压法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，并计算此分解反应的平衡常数3. 根据不同温度下的平衡常数，计算等压反应热效应的有关热力学函数。
二、实验原理干燥的氨和干燥的二氧化碳接触后，只生成氨基甲酸铵。
2 NH 3（g ）+ CO 2（g ） NH 2CO 2NH 4（s ）在一定温度下氨基甲酸铵的分解可用下式表示：243(2((NH COONH NH 2固)气)+CO 气)设反应中气体为理想气体，则其标准平衡常数K 可表达为22[][]co p K P P =3NH p （1） 式中，3NH p 和2co p 分别表示反应温度下NH 3和CO 2的平衡分压，P 为100kPa 。
设平衡总压为p ，则23p =3NH p ；213co p p =代入式（5-22），得到23214()()()3327P P P K P P P == （2）因此测得一定温度下的平衡总压后，即可按式（2）算出此温度的反应平衡常数K 。
氨基甲酸铵分解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。
但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得：ln r m H K C RT -∆=+ （3）式中，r m H ∆为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。
根据式（3），只要测出几个不同温度下的，以ln K 对1/T 作图，由所得直线的斜率即可求得实验温度范围内的r m H ∆。
利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化r m G ∆和标准摩尔熵变r m S ∆：ln r m G RT K ∆=- （4）r m r m r m G H T S ∆=∆-∆ （5）本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。
参看图10-1所示的实验装置。
样品瓶A 和零压计B 均装在空气恒温箱D 中。
实验时先将系统抽空（零压计两液面相平），然后关闭活塞1，让样品在恒温箱的温度t 下分解，此时零压计右管上方为样品分解得到的气体，通过活塞2、3不断放入适量空气于零压计左管上方，使零压计中的液面始终保持相平。
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、实验目的1.熟悉用等压计测定平衡压力的方法。
2.测定各温度下氨基甲酸铵的分解压力，计算各温度下分解反应的平衡常数K p 及有关的热力学函数。
二、预习要求1.掌握氨基甲酸铵分解反应平衡常数的计算及其与热力学函数间的关系。
2.了解氨基甲酸铵的制备方法。
3.熟悉实验装置图，了解做好实验的关键步骤。
三、实验原理氨基甲酸铵为白色固体，很不稳定，其分解反应式为:NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)+CO 2(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:32NH CO p p p K p p ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(1) 式中，3NH p 、2CO p 分别表示NH 3和CO 2平衡时的分压，其单位为Pa 。
设平衡时总压为p ，由于1molNH 2COONH 4(s)分解能生成2molNH 3(g)和1molCO 2(g)，又因为固体氨基甲酸铵的蒸气压很小，所以体系的平衡总压就可以看作2CO p 与3NH p 之和，即：322NH CO p p = 则：3221,33NH CO p p p p == (2) (2)式代入(1)式得：23243327p p p p K p p p ⎛⎫⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭(3) 因此，当体系达平衡后，测量其总压p ，即可计算出平衡常数温度对平衡常数的影响可用下式表示：2ln pr m d K H dT RT∆=(4) 式中，T 为热力学温度；r m H ∆ 为标准反应热效应。
当温度在不大的范围内变化时，r m H ∆可视为常数，由(4)式积分得：ln r m pH K C RT ∆'=-+(5) 式中C ′为积分常数。
若以ln p K 对1T 作图，得一直线，其斜率为r m H R ∆- ，由此可求出r m H ∆ 。
氨基甲酸铵分解反应为吸热反应，反应热效应很大，在25℃时每摩尔固体氨基甲酸铵分解的等压反应热r m H ∆ 为159×103J·mol -1，所以温度对平衡常数的影响很大，实验中必须严格控制恒温槽的温度，使温度变化小于±0.1℃。
氨基甲酸铵的分解反应平衡常数的测定
实验报告 课程名称: 大学化学实验p 实验类型: 中级化学实验实验项目名称: 氨基甲酸铵得分解反应平衡常数得测定同组学生姓名: 无 指导老师 厉刚一、实验目得与要求１、熟悉用等压法测定固体分解反应得平衡压力。
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、实验内容与原理氨基甲酸铵(NH 2COON Ｈ4)就是就是合成尿素得中间产物,白色固体,不稳定,加热易发生如下得分解反应:NH 2ＣO ＯN Ｈ4(s) ２NH 3(g)＋CO 2(g)该反应就是可逆得多相反应。
若将气体瞧成理想气体,并不将分解产物从系统中移走,则很容易达到平衡,标准平衡常数Ｋp 可表示为:K p =• (1)式中,、分别为平衡时N Ｈ３与CO ２得分压,又因固体氨基甲酸铵得蒸气压可忽略不计,故体系得总压ｐ总为:p 总＝+称为反应得分解压力,从反应得计量关系知=2则有 ＝p 总与＝ｐ总K ｐ＝ (p 总)2 •(p 总) = (２)可见当体系达平衡后,测得平衡总压后就可求算实验温度得平衡常数Ｋp 。
平衡常数Ｋp 称为经验平衡常数。
为将平衡常数与热力学函数联系起来,我们再定义标准平衡常数。
化学热力学规定温度为T 、压力为100kp a 得理想气体为标准态,10０k ｐa 称为标准态压力。
ﻩ、或p 总除以１０0ｋp a 就得标准平衡常数、= ()2 • () = ()3 =温度对标准平衡常数得影响可用下式表示:= (3)式中,△H m 为等压下反应得摩尔焓变即摩尔热效应,在温度范围不大时△H m 可视为常数,由积分得: ln=－+Ｃ(4)作ln －图应得一直线,斜率S=－,由此算得△H m ＝－RS 、反应得标准摩尔吉布斯函数变化与标准平衡常数得关系为:ΔｒG ｍ ＝ － RTln Ｋ(5)用标准摩尔热效应与标准摩尔吉布斯函数变可近似地计算该温度下得标准熵变:Δr S ｍ= (Δr H ｍ －Δr Ｇm ) / Ｔ(6)因此,由实验测出一定温度范围内不同温度T 时氨基甲酸铵得分解压力(即平衡总压),可分别求出标准平衡常数 及热力学函数:标准摩尔热效应、标准摩尔吉布斯函数变化及标准摩尔熵变。
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定 实验报告
放空气于系统中，取下小球泡。用特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末装入另一只盛样小
3、 测量。
球泡中，乳胶管连接小球泡和等压计，并用金属丝扎紧乳胶管两端。 （实验中已装好） 打开恒温水浴开关，设定温度为 25℃。打开真空泵，将系统中的空气排出，约
15min，关闭旋塞，停止抽气。缓慢开启旋塞接通毛细管，小心地将空气逐渐放入系统， 直至等压计 U 形管两臂硅油齐平，立即关闭旋塞，观察硅油面，反复多次地重复放气操 作，直至 10min 内硅油面齐平不变，即可读数。
（Van't Hoff）在这一方面也做了一定的贡献。首先，霍斯特曼在研究氯化铵的升华过程中 发现，在热分解反应中，其分解压力和温度有一定的关系，符合克劳修斯-克拉佩龙方程 （Clausius–Clapeyron relation） ：
dP Q dt T V ' V
其中 Q 代表分解热， V 、 V ' 代表分解前后的总体积。 于是范霍夫依据上述方程式导出的下式：
二、 实验原理[6]
氨基甲酸铵是是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生如下的分解反 应：
2 NH 3 g CO 2 g NH 2COONH 4 s
则很容易达到平衡，标准平衡常数 K可表示为：
该反应是可逆的多相反应。若将气体看成理想气体，并不将分解产物从系统中移走，
解释化学反应的方向性（也是氧弹量热学的创始人） 。他们认为，反应热是反应物化学亲合 力的量度，每个简单或复杂的纯化学性的作用，都伴随着热量的产生。M.贝特洛更为明确 地阐述了与这相同的观点，并称之为“最大功原理” ，史称“汤姆森-贝特洛原理”
（Thomsen-Berthelot principle） 。他认为任何一种无外部能量影响的纯化学变化，向着产生 释放出最大能量的物质的方向进行。他认为有以下关系：
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-5
4
4
3
3
G/kJ.mol-1
24.16
22.13
19.39
16.84
14.15
lnK
-9.9131
-8.9273
-7.6923
-6.5744
-5.4357
1/T
0.003411 0.003354 0.003299 0.003245 0.003193
H/kJ.mol-1 S/KJ.K-1.mol-
• 6. 在其他组实验尚未完成前，请不要关闭真空泵。最后完成实验者， 在关闭真空泵前必须先打开缓冲瓶上的活塞，以免泵油倒灌入系统。
实 验 装 置
恒温箱
实验步骤
• 1. 打开1、4、5，开启真空泵抽真空（真空 泵至最后一位同学做完才可关闭），至压差 计显示-100左右，关闭1、4、5。
• 2. 调节温度计使空气恒温箱为25± 0.3℃ • 3.氨基甲酸铵分解，右管液面降低，左管升
高，此时将3和2分别快速旋转180度，（注 意：不能同时打开2和3,），直至左右管液面 相平。读取压差计上的数值。
• 4.分别测30、35、40 ℃下的压差。 • 5.实验结束，先打开6通大气才能关真空泵
气压计读数校正
① 温度校正：
t
( )t 1t
pt
② 重力加速度及气压计
本身的误差校正：
p = pt - t -
数据处理
pt 10 .92 k 9Pt a9o ,C ppt t t 10.00.00000116t83t 1p1t50.01kPa
2
1P 3P
4P
27
P
3
测一定温度下的总 压，可算 K
实验原理
氨基甲酸铵分解是一个热效应很大的吸热反应，当温度变化 范围不大时，按平衡常数与温度的关系式
lnK rHm C RT
r Hm 为该反应的标准摩尔反应热，R为摩尔气体常数，C为常数
rG m oRlTnKo rG m o rH m oT rSm o
氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
实验原理
N 2 C H O 4 ( 固 O ) 2 N 体 N 3 ( 气 H ) H C 2 ( 气 O )
设反应中气体为理想气体，则其标准平衡常数
K
PNH3 P
2
PCO2 P
P 为100kPa。设平衡总压为p，则：
PNH3
2 3
P；PCO2
1P 3
K
2P 3P
1
0.506
0.504
172.53 0.505
0.505
0.506
数据处理
以25oC为例，计算：
pp 大 气 p 1.8 0 1 2 9.1 3 7 9 .6k 4Pa
Ko247ppo324791.604 0 30.00013272
rGm o RT lnKo 8.31 4259.18 5ln1.(32 712 04) 2.416 kJm o1 l
• 3. 系统加热前应先打开恒温箱内的风机。升温时加热电压不要超过
100V。因为空气热容较小，所以恒温精度要求为±0.3℃。 • 4. 旋转活塞时应双手操作，以免造成系统漏气或设备损坏。
• 5. 实验结束，先打开活塞1，将三通活塞旋至三路皆通的位置，其它活 塞都保持关闭不动。待测压仪示值为零后再将三通活塞旋至三不通位 置。
注意事项
• 1. 样品瓶内样品实验前已装好，不必更换。
• 2. a. 将三通活塞旋至两通位置，使数字式低真空测压仪与大气相通， 预热10分钟后按置零键，使测压仪示值为零，将单位转换开关打到kPa。
• b. 打开活塞1，关闭其余所有活塞；启动真空泵，再缓缓打开活塞4、5， 并将三通活塞缓缓旋至测压仪仅与系统相通而与大气不通，使系统逐 步抽真空；约5分钟后，关闭活塞5、4、1。
校正后 p10.821kPa
t/oC
20.0
25.0
30.0
3ห้องสมุดไป่ตู้.0
40.0
p/kPa
-95.87
-93.17
-88.26
-81.69
-71.94
p/kPa K
6.94
9.64
14.55
21.12
30.87
4.9519×10 1.3272×10- 4.5634×10- 1.3957×10- 4.3582×10-