实验五氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
氨基甲酸铵分解平衡常数测定
物理化学实验室
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本实验是化学平衡研究中的一个经典实 验。通常化学平衡实验的基本原则是：在一定 条件下，当系统达到化学平衡时，存在一个平 衡常数。因而，只要在系统达到化学平衡后， 对平衡系统的温度、压力、组成进行测量，则 由测量结果可计算反应的表观平衡常数。根据
o G 热力学原理可以导出平衡系统的 r m o Ho r S , m r , m
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四、实验步骤
1. 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。 2. 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测 压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。 3. 关闭活塞1，氨基甲酸铵分解速度加快，零压计右液面 开始下降，出现了压差。为了消除零压计中的压差， 维持零压，先将活塞3旋转180度，使空气进入毛细管 E，再将活塞2旋转180度，此时毛细管E中的空气经过 缓冲管G降压后进入零压计左管上方。如此反复操 作，直至零压计中液面基本相平。
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4.调节空气恒温箱温度为25.0±0.3℃（系统加热前应先 打开恒温箱内的风机。升温时加热电压为180V左右， 恒温时电压为50～100V左右。因为空气热容较小，所 以恒温精度要求为±0.3℃。) 5. 随着温度升高，零压计中右液面不断降低。按照步骤3 所述方法反复操作活塞2、3（若空气放入过多导致左 液面低时亦可按照同样方法操作活塞4、5），最终使 零压计中左右液面完全相平，且在所设定温度下不随 时间而改变，则证明氨基甲酸铵分解已达平衡，记录 下测压仪所显示的平衡总压差Δp。 6. 将空气恒温箱分别调到30℃、35℃、40℃，同上述实 验步骤操作，记录各温度下平衡总压差。 7. 先打开活塞6通大气，然后关闭真空泵。记录实验室当 前大气压。
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。
自发地进行，但他却主观地假定其中伴有放热的物理过程。30 年代，他对其进行了修正， 将“最大功原理”的应用范围限制在固体间的反应上，并提出了实际上是“自由焓”的化 学热的概念。 19 世纪 50 年代，挪威科学家古德贝格（Guldberg）和瓦格（Waage）在贝特洛研究成
可见他此时已经意识到了化学反应的可逆性。虽然这时他发现了一些吸热反应也可以
极其重要。吉布斯在势力化学上的贡献可以归纳 4 个方面。第一，在克劳修斯等人建立的 第二定律的基础上，吉布斯引出了平衡的判断依据，并将熵的判断依据正确地限制在孤立 体系的范围内。使一般实际问题有了进行普遍处理的可能。第二，用内能、熵、体积代替 温度、压力、体积作为变量对体系状态进行描述。并指出汤姆森用温度、压力和体积对体 系体状态进行描述是不完全的。他倡导了当时的科学家们不熟悉的状态方程，并且在内 能、熵和体积的三维坐标图中，给出了完全描述体系全部热力学性质的曲面。第三，吉布 斯在热力学中引入了“浓度”这一变量，并将明确了成分的浓度对内能的导数定义为“热 力学势” 。这样，就使热力学可用于处理多组分的多相体系，化学平衡的问题也就有了处理 的条件。第四，他进一步讨论了体系在电、磁和表面的影响下的平衡问题。并且，他导出
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
宁波工程学院 物理化学实验报告专业班级 姓名 序号 实验日期 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、 实验原理氨基甲酸胺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 == 2NH 3 + CO 2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：Kp （标准）= 【P(NH 3)/P(标准)】2【P(CO 2)/P(标准)】式中，P NH3、P CO2分别表示反应温度下NH 3和CO 2平衡时的分压；P （标准）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=P NH3+P CO2。
从化学反应计量方程式可知：P NH3 = 2P/3 , P CO2 = P/3 将下式代入上面的式子中，得：K P （标准）= (4/27) (p/p (标准))3因此，当体系达到平衡后，测量其总压P ，即可计算出平衡常数K P （标准），温度对平衡常数的影响可用下式表示：dlnK P(标准)/dT = △rHm (标准)/RT 2利用实验温度范围内反应的平均等压热效应△rHm （标准）和T 温度下的标准吉布斯自由能变化△rGm （标准），可近似计算出该温度下的熵变△rSm （标准）△ rSm （标准） = （△rHm （标准）- △rGm （标准））/T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，就可以利用上述公式分别求出K P （标准），△rHm （标准），△rGm （标准），△rSm （标准）。
三、 实验仪器、试剂仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压 计，恒温槽一套，样品管。
试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡。
四、实验步骤1打开恒温水浴开关，按回差键使之变为0.12装样：打开氨基甲酸銨分解反应平衡常数测定仪上端的加样口盖，加入一定量的氨基甲酸銨（平衡器中已装好）。
5.分解反应平衡常数测定
一,目的要求
1, 熟悉用等压计测定平衡压力的方法 ; 用静态平衡压力法测定氨基甲酸氨的分解压力, 2, 用静态平衡压力法测定氨基甲酸氨的分解压力,求出 分解反应的平衡常数; 分解反应的平衡常数; 3,测定各温度下氨基甲酸铵的分解压力,计算各温度 测定各温度下氨基甲酸铵的分解压力, 下分解反应的平衡常数及有关的热力学函数. 下分解反应的平衡常数及有关的热力学函数.
注意事项: 注意事项: (1) 抽气时,速度不要过快. 抽气时,速度不要过快. (2)体系必须达平衡后,才能读取压力差. 体系必须达平衡后,才能读取压力差. 体系必须达平衡后 (3) 实验完毕后,应把空气放入反应器. 实验完毕后,应把空气放入反应器.
六,数据记录及处理
1,将有关数据填入下表 , 室温: 室温:
三,基本原理
氨基甲酸铵为白色固体,很不稳定,其分解反应式为 氨基甲酸铵为白色固体,很不稳定,其分解反应式为: NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)
K
=(
pNH3 p
) (
2
pCO 2 p
)=
p 2 pCO 2 NH
3
p
3
=
Kp p 3
pNH 3 = 2 p 3
K
pCO 2 = 1 p 3
�
二,预习要求
1,了解氨基甲酸氨分解反应的特点和用等压法测定该反应 , 平衡常数的原理. 平衡常数的原理. 2, 理解温度对化学平衡常数的影响. , 理解温度对化学平衡常数的影响. 3, 掌握由不同温度下平衡常数数据计算等压反应的 ,
r Hm r Gm
r Sm
4, 熟悉实验装置图,了解做好实验的关键步骤. , 熟悉实验装置图,了解做好实验的关键步骤.
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）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=A 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，为100kPa 。
设平衡总pθ压为p ，则23p =3NH p ；213co p p =代入式（3-2），得到（3-3）34(/)27K p p θθ=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。
氨K θ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：（3-4）ln r mp H K C RTθθ∆=-+式中，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r m H θ∆（3-4），只要测出几个不同温度下的，以对1/T 作图，所得直线的斜率即为ln pK θ，由此可求得实验温度范围内的。
/r m H R θ-∆r mH 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和标准摩尔熵变r m G θ∆：r mS θ∆ （3-5）ln r m p G RT K θθ∆=-（3-6）r m r mr m H G S Tθθθ∆-∆∆= 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。
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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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。
2.根据 CO2 溶液浓度，计算出实验溶液反应过程中 CO2 的摩尔浓度变化量。
五、实验要点总结
1.了解化学反应平衡的基本概念和概括反应平衡的两个基本规律。
2.理解平衡常数的含义及其表示方法，掌握平衡常数的计算方法和应用。
3.熟悉氨基甲酸铵分解反应的基本过程，掌握测定该反应平衡常数的方法及实验操作步骤。
4.在实验中，要注意物质浓度的计算和实验数据的收集处理，确保能够得到准确可靠的实验数据，从而计算出精确的反应平衡常数。