氨基甲酸铵的分解平衡常数
实验四 氨基甲酸铵的分解平衡
实验四氨基甲酸铵的分解平衡本实验旨在探究氨基甲酸铵在加热时所发生的分解反应，并对其分解平衡进行研究。
氨基甲酸铵是一种重要的化学物质，它的化学式为CH6N2O2，通常用于制造农药、染料、合成树脂等领域。
在实验室中，氨基甲酸铵一般被用作强还原剂和氧化剂，并且在人工培养的细胞培养基中也有广泛的应用。
实验中，首先将氨基甲酸铵加入试管中，并用燃气灯加热。
随着温度的升高，氨基甲酸铵逐渐分解，产生氨气和二氧化碳两种气体。
反应的化学方程式如下：CH6N2O2 → 2NH3 + CO2其中，左边的氨基甲酸铵是反应物，右边的氨气和二氧化碳是生成物。
这是一个典型的分解反应，因为一个化合物在高温下分解成两个或多个小分子。
为了研究该反应的分解平衡，我们需要探究反应系统中各个物质的浓度变化。
根据化学反应速率论的基本原理，反应速率与反应物浓度的乘积成正比，与生成物浓度的乘积成反比。
因此，我们可以通过测量反应时氨气和二氧化碳的产生速率，推算出反应物浓度的变化情况。
在实验中，我们可以使用金属镁带来检测氨气的产生。
氨气的产生会与金属镁带反应，生成氮气和铵质金属。
此外，使用白砂土吸收二氧化碳也可以测量二氧化碳的产生速率。
实验得到的二氧化碳质量可以用来计算二氧化碳的产生速率。
在实验中，我们需要注意以下几点：1. 在加热氨基甲酸铵时，要严格控制温度和时间，避免发生过度分解。
2. 在使用金属镁带时，要注意保持试管内的氧气浓度，避免金属镁带遇氧气而自燃。
3. 在使用白砂土吸收二氧化碳时，要注意加入适量的试剂，否则会影响二氧化碳吸收效果。
通过实验，我们可以得到氨基甲酸铵分解反应的速率常数，并利用速率常数计算反应的平衡常数Kc。
研究分解反应的平衡常数对于理解其中涉及的化学机理和热力学原理具有重要意义，同时也为工业生产中的氨基甲酸铵应用提供了指导。
总之，本实验通过探究氨基甲酸铵的加热分解反应及其分解平衡，加深了我们对于该物质化学特性的理解，为进一步研究氨基甲酸铵的应用和开发提供了科学依据。
液体饱和蒸汽压的测定以及氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
仪器 沸点计 1 台；恒温装置 1 套；数字式真空测压仪 1 台；真空泵及附件 1 套；贝克曼温度计 1 支；等压法测分解压装置；数字式低真空测压仪（DPC-2C）。 试剂 蒸馏水；氨基甲酸铵；硅油。 2.2 实验方法 2.2.1 蒸馏水饱和蒸汽压的测定 按饱和蒸汽压测定动态法的装置流程链接仪器。 ①检漏。检查活塞和气路，打开真空泵，将气路中的空气抽尽，关闭活塞 11 停 止抽气（抽到-700mmHg 左右即可）。观察数字式真空测压仪读数是否基本不变， 若基本不变即表示系统不漏气。 ②测量。打开冷凝水，调节活塞 12 向系统中放入少许空气（至测压计读数大约 为-480mmHg），慢慢调节变压器加热液体。从是否有液滴回流判断液体是否沸腾， 待沸腾之后记录此时系统温度和压强。 ③调节活塞 12 放入少许空气，使 12 次实验后系统压强正好与大气压相同，重复 步骤②，记录每次的数据。 ④调节气压计，读取当时实验室大气压和室温。 2.2.2 氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定 按等压法测定氨基甲酸铵分解反应平衡常数的装置链接仪器。 ①检漏。检查活塞和气路，打开真空泵抽气。几分钟后关闭活塞 13 停止抽气， 观察真空测压仪的数据是否基本不变，若保持基本不变表明系统不漏气。 ②调节系统温度维持在 30.00℃。抽空气，打开真空泵继续抽气，持续 15min， 停止抽气。反复缓慢放气进系统，维持 U 型管两端液面基本齐平（为了避免空气 进入系统对测定结果差生影响，注意不能使 U 型管的液体全部进入反应物一端）， 等待 10min，若液面仍然齐平，则记录此温度下的真空测压仪显示的压强。 ③放入空气与大气压平衡，重复步骤①，两次测量的压强差在 200pa 内是，继续 下一步实验。 ④将温度上调，分别测量 35.00℃，40.00℃，45.00℃，50.00℃下的分解压。 ⑤读取当时实验室的压强。 3.数据处理 3.1 实验数据记录
实验I-3 氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定及计算反应焓变-误差分析作业
实验I-3：氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定及计算反应焓变
姓名：学号：所在学校：提交作业日期：
实验操作误差分析：
1. 如果恒温时间较短就急于读取压力数据，分析产生的误差？
2. 如果是在未与大气相通的情况下按的采零键，对实验结果产生的误差？
3. 如果等压计液面刚相平就读数，分析产生的误差？
4. 如果体系密闭性不好有少量漏气，或者小球内的空气没有抽净，对实验结果产生的误差分析？
5. 恒温槽的温度若没有校正，温度偏高或偏低，对结果产生的误差分析？
作业要求：
1.每完成一个实验的网络学习，向实验主讲教师提交作业；
2.采用WORD文稿形式完成作业内容，向老师邮箱提交作业；
3.提交作业后及时与主讲老师沟通交流。
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定思考题
选择题：在测定氨基甲酸铵分解反应平衡常数时，为了提高实验的准确性，下列哪项措施是不必要的？A. 严格控制实验温度（正确答案的反面）B. 使用精密的天平进行称量C. 确保反应物纯净无杂质D. 多次重复实验并取平均值氨基甲酸铵分解反应达到平衡后，改变哪个条件不会使平衡发生移动？A. 反应温度B. 反应物的浓度C. 使用催化剂（正确答案）D. 反应体系的压强在测定平衡常数的过程中，如果发现实验数据偏离预期较大，可能的原因不包括？A. 实验装置漏气B. 反应时间不足，未达到平衡状态C. 使用了不纯的反应物D. 实验者记录数据时笔误，但已及时更正（正确答案）下列哪项操作有助于减小实验误差，提高平衡常数测定的准确性？A. 在开放体系中进行实验B. 使用过量的反应物以确保完全反应C. 对实验装置进行严格的气密性检查（正确答案）D. 忽略反应过程中温度的变化氨基甲酸铵分解反应的平衡常数与下列哪个因素无关？A. 反应温度B. 反应物的初始浓度C. 催化剂的种类（正确答案）D. 反应体系的压强（对于涉及气体的反应）在测定氨基甲酸铵分解反应的平衡常数时，为了准确测定反应物的浓度，应使用哪种仪器？A. 分光光度计B. 酸度计C. 精密的天平和容量瓶（正确答案）D. 电导率仪下列哪种情况表明氨基甲酸铵分解反应已达到平衡状态？A. 反应物完全消失B. 正反应速率和逆反应速率相等（正确答案）C. 反应体系中各组分的浓度相等D. 反应停止，不再有任何变化在进行氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定时，为了减小实验误差，下列哪项措施是不必要的？A. 对实验数据进行多次测量并取平均值B. 严格控制实验条件的一致性C. 使用高精度的测量仪器D. 对实验数据进行复杂的数学处理以提高精度（正确答案的反面）氨基甲酸铵分解反应的平衡常数K值越大，说明什么？A. 反应物的转化率越低B. 反应的平衡向逆反应方向移动C. 反应进行得越完全，产物在平衡混合物中的比例越大（正确答案）D. 反应速率越快。
分解反应平衡常数
当大气压力与汞槽内的汞面作用达到平衡时，汞就会在玻璃管 内上升到一定高度，通常测量汞的高度，就可确定大气压力的 数值
注意
1. 盛样小球与等压计连接是否可靠。 2. 真空系统各旋塞是否灵活。旋动真空塞
必须两手操作，一手握住活塞套，一手旋 转。 3. 恒温水浴温度是否稳定。波动小于 ±0.1℃,恒温时应关闭加热器开关。
注意
4. 盛样小球内空气是否置换完全。 5. 放空气进入体系时，应分次、缓慢放入，
防止空气进入盛样小球。 6.硅油（被污染后）必要时需要更换。避免
4．测定结束后，应转动C使水银面脱 离象牙针尖。
气压计读数的校正
仪器误差校正 温度校正 纬度和海拔高度的校正
数字式低真空侧压仪
原理：压阻式压力传感器 优点：代替水银压力计无汞污染
使用：将仪器连接在实验系统（不漏气）
预热十分钟 选择测量单位，调节旋钮较零 开动真空泵，测实验系统与大气压之间的差值
若以lnKp 对T -1作图应为一直线, 其斜率 = rHm / R，由可求 rHm。
lnKp
实验原理
T-1
lnKp-T-1图
实验步骤
安装
检漏 开泵
调温 测试
实验步骤
准确读取实验时的大气压和室温值 检漏 恒温槽调至25℃ 抽真空 关闭阀门E不断旋转放空阀c至等压计液面维
持等高并且维持不变，读数 反复做一次，两次读数相差在 2mmHg内 同样方法测不同温度下的分解压。
氨基甲酸铵的分解平衡
实验七 氨基甲酸铵的分解平衡一、实验目的1.用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力，并计算此分解反应的有关热力学函数。
2.掌握空气恒温箱的结构原理并学会其使用。
二、实验原理氨基甲酸铵的分解可用下式表示：NH 2CO 2NH 4（固）=2NH 3（气）+CO 2(气) 在实验条件下可把氨和二氧化碳看成是理想气体，上式的标准平衡常数K 可表示为：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 为标准压力，通常选为100kPa 。
设平衡总压为p ，则23p =3NH p ；213co p p = 。
代入式（1）：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 mH 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。
参看下图的实验装置。
盛样小球和零压计2均装在空气恒温箱中。
实验时先将系统抽空（零压计两液面相平），然后关闭活塞6和7，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5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9 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定
第次课 4 学时实验9 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()()Bp p p CO G NH νθ∑-=23.2()Bp K 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 COONH 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 COONH NH p 42<<(),3g NH p ()s COONH 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 。
氨基甲酸铵的分解平衡
氨基甲酸铵的分解实验数据处理外界压力：97.79kpa 温度：17.6℃湿度：80% 实验分析讨论：本实验与静态法测液体饱和蒸汽压实验相似。
表1.氨基甲酸铵分解数据记录温度℃压力计读数/kPa 系统平衡总压/kPaKөlnKө1/T*10^-325 -88.49 9.3 0.000119 -9.03501 3.354 30 -84.87 12.92 0.00032 -8.04872 3.299 35 -79.53 18.26 0.000902 -7.01091 3.24540 -72.85 24.94 0.002298-6.075633.19345 -67.83 29.96 0.003984 -5.52546 3.143lnKө-（1/T）*10^-3y = -17.085x + 48.335R2 = 0.9924-10-9-8-7-6-5-4-3-2-13.100 3.150 3.200 3.250 3.300 3.350 3.4001/T*10^-3lnKө图1.lnKө-1/T的关系图从图1中可得到公式：y = -17.085x + 48.335 （R2 = 0.9924）可以看出数据可用。
然后结合公式lnKө=-/(RT)+B可知-/R=-17.085 =142.05kJ/mol计算25℃时的Δr G mθ=22.396kJ/molΔr S mθ=0.4013kJ/mol问题回答：1.怎样检查系统是否漏气？装置检查漏气的方法和静态法测液体饱和蒸汽压实验中检查漏气的方法一样，都是在使压力计通过抽气的方式得到一个负压值，然后关闭抽气泵以及各个阀门，观察压力计示数的变化，若是其变化在0.2kpa到0.3kpa的范围内，皆可认为装置气密性较好，能完成实验。
同时在实验步骤（5）中也是对装置实验过程中气密性的一个复查方式。
2.为什么要抽干净氨基甲酸铵小瓶中的空气？如果没有抽干净对测量数据会有什么样的影响？实验是测氨基甲酸铵的分解压力，若是在氨基甲酸铵小瓶中还有未抽干净的空气将使得测得的压力中包含了剩余空气产生的分压，将使结果偏大。
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氨基甲酸铵的分解平衡常数
氨基甲酸铵是一种无色结晶固体，化学式为CH5NO2，它在水溶液中可以分解成甲酸和氨气。
其分解反应方程式如下：
CH5NO2 → HCOOH + NH3
氨基甲酸铵的分解平衡常数是一个表示分解反应在平衡时所达到的
程度的指标。
它的值决定了反应的倾向性，即反应向产物的转化程度。
分解平衡常数通常以K值表示，对于上述反应，K值可以表达为：
K = [HCOOH] * [NH3] / [CH5NO2]
其中，[HCOOH]、[NH3]和[CH5NO2]分别代表甲酸、氨气和氨基甲酸铵的浓度。
分解平衡常数的具体数值取决于温度、压力和初始物质浓度等因素。
由于这些因素的变化会对平衡常数产生影响，因此在不同的条件下可能会得到不同的K值。
氨基甲酸铵的分解平衡常数的大小可以反映反应的倾向性。
当K值大于1时，表示反应向产物的转化程度高，反应偏向右侧；当K值小于
1时，表示反应向反应物的转化程度高，反应偏向左侧。
需要注意的是，氨基甲酸铵的分解平衡常数与反应速率没有直接关系。
即使K值较大，反应速率可能仍然较慢，反之亦然。
总之，氨基甲酸铵的分解平衡常数是衡量反应倾向性的指标，它的具体数值取决于温度、压力和初始物质浓度等因素，并且与反应速率没有直接关系。