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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氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定 孙彬芳
宁 波 工 程 学 院物理化学实验报告专业班级 化工095 姓名 孙彬芳 序号 09402010503 同组姓名 陈茜茜、黄云 指导老师 蒋仲庆 罗利娟 实验日期 2011.3.16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、 测定不同温度下氨基甲酸铵的分解压力；3、计算相应温度下该分解反应的标准平衡常数、标准摩尔反应焓变△r H θm 、标准摩尔反应吉布斯函数变△r G θm 及标准摩尔反应熵变△r S θm ； 4、掌握真空泵、恒温水浴、大气压计的使用。
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：()()()g CO g NH s COONH NH 23432+⇔ （9.1）根据化学势判据，分解达到平衡时，反应的标准平衡常数K θ为：()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧=θθθp p p p K COg NH 23.2()()Bpp p CO G NH νθ∑-=23.2()BpK P νθ∑-= （9.2）式中： P K ()23.2CO G NH p p = （9.3）()()g CO g NH p p 23,分别为平衡系统中()g NH 3、和()g CO 2的平衡分压；B ν∑为反应式中各气体物质计量系数之和，产物的B ν为正，反应物的B ν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()s COO NH NH 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，固体物质氨基甲酸铵的分压()s COO NH NH p 42<<(),3g NH p ()s C O O N H NH p 42<<(),2g CO p 系统的总压等于()()g CO g NH p p 23,之和，即：()()g CO g NH p p P 23+=总 （9.4）从化学反应计量式可知，1摩尔()s COONH NH 42分解生成2摩尔()g NH 3和1摩尔()g CO 2，则:(),3g NH p =总p 32； ()g CO p 2=总p 31；将上述关系代入（9.3）式，3227431.32总总总p p p K P =⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛= （9.5）将（9.5）式代入(9.2)式，得标准平衡常数为：()33274-=θθp P K 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θK 。
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：
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？。
氨基甲酸铵分解平衡常数测定
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2432NH COONH (s)2NH (g)+CO (g)−−→←−−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322NH CO θθθp p K p p ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(1)式中3NH p 和2CO p 分别表示在实验温度下3NH 和2CO 的平衡分压。
又因氨基甲酸铵固体的蒸气压可以忽略，设反应体系达平衡时的总压为p ，则有3NH 23p p =, 2CO 13p p = 代入式(1)式可得3θθ427p K p ⎛⎫= ⎪⎝⎭(2)实验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θK 。
由范特霍夫等压方程式可得θθr m2Δd ln d H K T RT = (3) 式中θr m ΔH 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θr m ΔH 视为常数，对式（3）求积分得θθr mΔln H K C RT=+- (4)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θK 值，再以θln K 对1/KT 作图，通过直线关系可求得实验温度范围内的θr m ΔH 。
本实验的关系为：4θ1.89410ln 55.18/KK T -⨯=+由某温度下的θK 可以求算该温度下的标准摩尔吉布斯自由能变θr m ΔGθθr m Δln G RT K =-由θθθr m r m r m ΔΔΔG H T S =-可求算出标准摩尔反应熵变θr m ΔSθθθr m r mr mΔΔΔH G S T-=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。
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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。
二．实验原理
氨基甲酸铵的分解反应为：
file://E:\whsy\whsy07.htm
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方空间与氨基甲酸铵固体所吸附的空气已被排尽。将三通活塞的一个通道缓缓放入空气（真空系统 接通空气的接口套有橡皮管，并用夹子夹住，松紧程度要调节适当），使空气有控制地进入真空系 统。系统压力ps逐渐增加，等压计C管液面下降，B管液面上升，至两液面暂时相平。此项操作要重 复多次才能使BC管液面最终持平，反应达到平衡。判断反应平衡需BC液面持平保持2min以上。记 录ps值，30℃时应为17±0.5kPa。如果超出误差范围，偏大表明空气未排尽，偏小表明未达平衡。切 实作好这一步，后续步骤才能准确。
4.恒温槽逐渐升温，调出33℃或34℃（为练习调节恒温槽，我们规定调到整数摄氏温度）。在 升温过程中边升温边缓缓放入空气使等压计BC二液面随时接近齐平，不让分解气体从C管逸出，更 不能放进空气过多过快使空气进入B管（否则要重新抽气）。待调到所需温度后，BC液面持平2min
以上，反应再次达到平衡，记录ps值，计算p总。
称为反应的分解压力，从反应的计量关系知
pNH 3 ＝2 pCO 2
则有
2
1
pNH 3 ＝ 3 p总和 pCO2 ＝ 3 p总
2
1
4
Kp= ( 3 p总)2 •( 3 p总) ＝ 27 p总3
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
d
ln
K
Φ p
△Hm
dT = RT 2
式中，△Hm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△Hm可视为常数，由积分 得：
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△Hm
ln
K
Φ p
=－
RT +C
1
△HmБайду номын сангаас
作ln
K
Φ p
为159.32kJ/mol。
六．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？
参考文献：
［1］东北师范大学等校编，《物理化学实验》，第二版，高等教育出版社（1989）。 ［2］M．J．Joncich, B.H. Solka, J.E. Bower, J. Chem. Educ., 44, 598 (1967). ［3］傅献彩，沈文霞，姚天扬编，《物理化学》，第四版，高等教育出版社（1990）。
定义标准平衡常数。化学热力学规定温度为T、压力为100kpa的理想气体为标准态，100kpa称为标准
态压力。 pNH 3 、 pCO2 或p总除以100kpa就得标准平衡常数。
K
Φ p
2 =( 3
p总
1
pΦ )2 • ( 3
p总 pΦ
)=
4 27
(
p总 pΦ
)3 =
4 27 ×1015
p总3
温度对标准平衡常数的影响可用下式表示：
NH2COONH4(固)
2NH3（气）+CO2（气）
纯固态物质的活度为1，在压力不太大是气体的逸度系数近似为1，故反应平衡常数Kp为：
Kp=
p
2 NH
3
•
pCO 2
式中， pNH 3 、 pCO2 分别为平衡时NH3和CO2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＝ pNH 3 ＋ pCO2
5.同法再测定2～3个温度的分解压力p总。温度间隔3～4℃。
五．数据处理
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1．实验数据处理表
1
2
3
4
5
T/[℃]
p总/[kPa]
Kp lnKp
1
2．作ln
K
Φ p
-
T
图，由直线斜率计算实验温度范围内的平均摩尔反应焓△Hm，△Hm的文献值
-
T
图应得一直线，斜率S=－
R
，由此算得△Hm =－RS。氨基甲酸铵分解反应是吸热
反应，25℃时△Hm＝159.32kJ/mol，温度对平衡常数影响较大，实验时必须控制好恒温槽得温度使 灵敏度在±0.1℃之内。
三．仪器和试剂
真 空 泵（一 台）； 真 空 系 统（一 套）； 测 温 测 压 计（一 台）； 恒 温 槽（一 套）； 氨 基 甲 酸 铵
（实验室自制）。
四．实验步骤
1．等压计A管中装入氨基甲酸铵（约占A管一半），将等压计接入真空系统。见图一。 2.试漏 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ps<8.5kPa。 3.确认不漏气后，在ps<8.5kPa下继续抽气并调节恒温槽温度为（30±0.1）℃。20min后AB管上