物化实验：氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定1
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 姓名 序号 同组姓名 指导老师 实验日期 2012.3.16实验名称 实验三 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、 实验原理氨基甲酸铵的分解可用下式表示：24322NH COONH NH CO →↑+↑Kp=P 2 NH3 ×P CO2 （3-1）未达到平衡时体系的总压为p ，则：P NH3=32p ，P CO2=3p34(/)27K p p θθ= (3-2)体系达到平衡后：温度对平衡常数的定量关系为：ln r mp H K C RTθθ∆=-+ (3-3)式中，r m H θ∆为该反应的标准摩尔反应焓，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。
根据式（3-3），只要测出几个不同温度下的，以ln p K θ对1/T 作图，所得直线的斜率即为/r m H R θ-∆，由此可求得实验温度范围内的r m H θ∆。
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 θ∆和标准摩尔熵变r m S θ∆：ln r m p G RT K θθ∆=- (3-4)r m r mr m H G S Tθθθ∆-∆∆= (3-5)三、实验仪器和试剂1.仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽一套，样品管2.试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡。
3.装置等压法测氨基甲酸铵分解压装置图四、实验步骤五、实验数据记录与处理lnKpΘ对1/T (K-1)曲线图(1) 所得直线的斜率B=-19010.66856，截距A=55.40463；即/r mH R θ-∆=-19010.66856； 所以△rH m Θ=158.05 kJ/mol ；查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解的△rHm Θ=159.32kJ/mol相对误差=（测量值-真实值）/真实值=(158.05-159.32)/ 159.32×100%=-0.80%(2) 计算25℃时的△rG m Θ根据（3-4）式 ln r m pG RT K θθ∆=-可求出△rGm Θ； 已知25℃时T=298.15K ，ln K p Θ=-8.33，所以 △rGm Θ=-8.314 ×298.15×(-8.33)=20.649 kJ/mol同理可得：30℃时，△r G m Θ=18.500 kJ/mol 35℃时，△r G m Θ=16.012 kJ/mol 40℃时，△r G m Θ=13.773 kJ/mol 45℃时，△r G m Θ=11.400 kJ/mol(3) 计算△r S m Θ根据式（3-5），r m r m r m H G S T θθθ∆-∆∆=25℃时 T=298.15K △rHm Θ=158.05 kJ/mol ；r m r m r m H G S Tθθθ∆-∆∆==（158.05-20.649)/ 298.15=460.85 J/mol∙K同理可得：30℃时，△r S m Θ=460.33 J/mol∙K 35℃时，△r S m Θ=460.94 J/mol∙K 40℃时，△r S m Θ=460.73 J/mol∙K 45℃时，△r S m Θ=460.95 J/mol∙K六、结果与讨论讨论：实验存在一定误差，误差原因可能为：1.由于石蜡粘性大，在实验时左右液面移动时较缓慢，在还没有完全稳定时进行读数存在误差。
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。
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标准平衡常数的测定49730
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、 实验原理氨基甲酸铵的分解可用下式表示：24322NH COONH NH CO →↑+↑Kp=P 2 NH3 ×P CO2 （3-1）设反应中气体为理想气体，则其标准平衡常数可表达为 322(/)(/)NH CO K p p p p θθθ= 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 θ为100kPa 。
设平衡总压为p ，则23p =3NH p ；213co p p =代入式（3-2），得到 34(/)27K p p θθ=（3-3） 因此测得一定温度下的平衡总压后，即可按式（3-3）算出此温度的反应平衡常数K θ。
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 mp H K C RTθθ∆=-+ （3-4） 式中，r m H θ∆为该反应的标准摩尔反应焓，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。
根据式（3-4），只要测出几个不同温度下的，以ln p K θ对1/T 作图，所得直线的斜率即为/r m H R θ-∆，由此可求得实验温度范围内的r m H θ∆。
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 θ∆和标准摩尔熵变r mS θ∆： ln r m p G RT K θθ∆=- （3-5）r m r mr m H G S Tθθθ∆-∆∆= （3-6）本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。
参看图3-1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。
实验五氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
实验五氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、实验目的1.了解氨基甲酸铵分解反应的基本过程和条件。
2.学习测定化学反应平衡常数的方法及其应用。
二、实验原理氨基甲酸铵在高温下分解，生成氨气和二氧化碳，反应式如下：CH3COONH4 -------> CH3COOH + NH3 ↑+ CO2 ↑由于化学反应的反应率常常与反应物的浓度有关，因此，当反应到达平衡时，反应物浓度和生成物浓度与时间无关，而是保持不变的。
对于上述反应，我们可以用反应平衡常数 Kc 表示为：Kc=[CH3COOH]/[NH3]×[CO2]式中 [CH3COOH]、[NH3]、[CO2] 分别表示平衡时甲酸浓度、氨气浓度和二氧化碳浓度。
通过实验测定在一定的条件下反应平衡时三种物质的浓度，进而计算反应平衡常数Kc 的大小。
三、实验仪器分光光度计、恒温槽。
四、实验材料氨基甲酸铵，稀盐酸，标准二氧化碳水溶液。
五、实验操作1.制备实验物质取适量氨基甲酸铵，加入适量的稀盐酸溶液，搅拌使之完全溶解，取出一部分于恒温槽中进行实验。
(1)实验条件：室温为25℃。
(2)取一定量的标准二氧化碳水溶液，并规定其浓度 C。
(3)将制备好的溶液放置于恒温槽中 5 分钟，使其达到稳态。
(4)取出一部分溶液并放入分光光度计中，测定其吸光度。
(5)用标准二氧化碳水溶液定量向其溶液中滴加一定量的 CO2 溶液，并在每次加入后短时间内在分光光度计中测定剩余未反应的 CO2 的吸光度。
6.收集实验数据记录每次加入二氧化碳水溶液前和每次测定后的实验溶液温度，并记录吸收光度数据。
七、实验注意事项1.实验中所用的各种玻璃仪器要求干燥、清洁，以免影响实验结果。
2.实验操作时应注意防止氨气和二氧化碳溶液造成的刺激。
3.实验过程中应注意一定加入量的二氧化碳水溶液。
八、实验结果与分析1.用分光光度计测定实验溶液中溶质的浓度，并计算出 CO2、NH3、CH3COOH 三种物质的吸收光度。
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．用静态法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，求算该反应的平衡常数；
2．了解温度对反应平衡常数的影响，由不同温度下平衡常数的数据，计算反应焓变；
3．进一步掌握真空实验技术和恒温槽的调节使用。
实验方法与实验“静态法测定液体得饱和蒸汽压”实验相同。
因本实验所需真空度较高，试漏时要抽气
至真空系统压力p
s <8.5kPa。
三．注意事项
四．思考题
1.如何检测体系是否漏气？
2.为什么要抽净小球泡中的空气？若体系中有少量空气，对实验结果有何影响？
3.如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡？没有平衡就测数据，将有何影响？。
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宁波工程学院 物理化学实验报告
专业班级 姓名 序号 12 实验日期2012.2.28 同组姓名 指导老师
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
氨基甲酸铵是白色固体，是合成尿素的中间产物，它很不稳定，易分解成NH 3和CO 2。
其分解反应式为：
NH 2COONH 4(s)
2NH 3(g)＋CO 2(g)
在常压下其平衡常数可近似表示为：
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡= p p p p K 2CO 2
3NH p
未达到平衡时体系的总压力为p,固体NH 2COONH 4产生的分压很小，可以忽略不计其中，又体系中的NH 3和CO 2全部是由氨基甲酸铵分解长生的，所以
p ＝p NH
3
＋p CO 。
由反应方程式可知
p p p p 3
1
322CO 3NH ==
， 所以：
3
2
p 274332⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛=
p p p p p p K 因此可知当体系达平衡后，测量其总压p ，即可计算出平衡常数K p 温度对平衡常数的影响一般都很显著的，其定量关系为：
'm
p
ln C RT
H K r +∆-=
(C ′为积分常数) (1)
若以ln K Ө p 对1/T 作图，应为一直线，其斜率为-Δr H Ө m /R 。
由此可求出Δr H Ө m 。
在一个小的温度
区间内，也可用此式计算出此温度区间的平均Δr H Ө m 。
因为任一温度下的平衡常数与反应的标准自由能变化值间有如下关系：
Δr G Ө m ＝－RT ln K Ө p (2)
可用平衡常数求出该反应的温度下的Δr G Ө m
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 m
T
G H S r r r
m
m m
∆-∆=∆ (3)
三、 实验仪器与药品
1 仪器 ：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽一套，样品管。
2 试剂 ：氨基甲酸铵，液体石蜡
四、实验步骤
1由特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末小心装入干燥的球状样品管中，与已装好的液体石蜡的等压计连好。
注意不能让液体石蜡进入样品管。
2 开动循环水泵，旋转活塞10与体系相通，旋转活塞10和减压瓶2相通，旋转活塞12至三个方向都
通，此时观察到的测压仪数字应不断减小，至低真空测压仪示数为-90KPa以下时，关闭活塞11，检查体系气密性。
3恒温槽中加水至没过样品管和等压计，调节恒温槽水温至25℃
4旋转活塞11，抽吸大约1分钟，把样品管中的空气抽走，然后关闭活塞11.慢慢旋转活塞13，缓慢放入空气进入体系，使U型等压计液面水平。
若1分钟内保持液面水平，记下低真空测压仪的读数，即为氨基甲酸铵分解的平衡压力。
5用同样的方法测25℃，30℃，35℃，40℃，45℃的分解压力。
6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：11.8℃大气压：101.325kPa
t／℃1／T
／10-3K
真空度ΔP／
KPa
分解压P／
KPa
K p ln K p
25 3.35 -90.26 10.34 0.000157 -8.76 30 3.30 -86.79 14.81 0.000463 -7.68 35 3.24 -79.92 21.68 0.001451 -6.54 40 3.19 -70.69 30.91 0.004206 -5.47 45 3.14 -59.02 42.58 0.010994 -4.51 以ln K p ~1/T作图得到如下结果：
由图可知该直线的斜率为(-4.51+8.76）/（3.14-3.35）*10-3 = -2.02*104
则由-Δr HӨm/R = -2.02*104可知：
Δr HӨm=-2.02*104 *8.314=167.96kJ/mol
查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解的Δr HӨm=159.32kJ/mol，
25℃时：Δr GӨm＝－RT ln KӨp=8.314*298.15*8.76=21.72 kJ/mol
由△G r m0=△H r m0—T△S r m知：
△S r m0=(△H r m0-△G r m0)/T=(167.96-21.72)/298.15=0.490KJmol-1 K-1
六、注意事项
1.体系必须平衡后，才能读取数字压力计的压力差
2.恒温槽温度控制到不相差0.1℃
3.玻璃等压计中的封闭液一定要选用黏度小，密度小，蒸汽压低。
并且与反应体系不发生作用的液体
七、结果与讨论
误差分析:
1.在开始使在U型管中有气泡。
2.液面还没有平衡时或者还没有到达到液面1分钟平衡就读数。