氨基甲酸铵的分解平衡实验报告
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。
实验五 氨基甲酸铵热分解 (1)
p(NH3 ) p
2 3
p(CO2 ) 1 3 p
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4 p总 K θ 27 p
θ
3
实验五 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
当温度变化不大时，在一定温度范围内， ΔrHθm可近似视为常 数，则：
H ln K r m C RT
入一定量的氨基甲基铵。（记录室温和大气压）。 （上述检漏和装样实验室已经准备好，只需记录室温和大气压）
3. 抽空：
3.1 打开平衡阀1、平衡阀2、进气阀 3.2 打开测定仪，使压力单位调为KPa，按置零键置零。 3.3 关闭平衡阀2, 打开真空泵, 抽至-94 KPa后, 关闭进气阀, 关闭真空泵。 （真空泵开关注意事项）
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实验五 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
六 注意事项
1. 良好的密封性是实验成功的前提，要依据实验步骤中的方 法仔细检查气密性。 2. 温度对平衡常数的影响很大，要保证温度变化幅度不超过 ±0.1℃。 3. 抽空时一定要保证排净小球内的空气。 4. 实验过程中，放入空气的操作要缓慢，以免空气穿过等压 管中液柱进入平衡体系中，这是保证实验顺利进行的重要 操作之一。若空气进入样品管，则得到的蒸汽压数据就会 偏大，平衡常数就会偏大。
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实验五 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
2.根据实验数据lnKө对1/T作图，并计算此反应的 ΔrHθm：
-1 -2 -3 -4
dem o dem o dem o
dem o dem o dem o dem o dem o dem o dem o dem o
3.20
dem o dem o dem o dem o dem o dem o dem o dem o
实验四 化学反应的平衡常数及热力学焓数( - 大连
化学反应的平衡常数及热力学函数[变]的测定(氨基甲酸铵的热分解)实验目的1． 用静态法测定氨基甲酸铵在不同温度下分解反应系统的平衡总压力； 2． 求氨基甲酸铵分解反应的热力学函数[变]； 3．了解等压计的构造及压力的测量。
实验原理对于化学反应 a A +b B = y Y +z Z ，其标准平衡常数随温度的变化规律符合范特荷夫（van ’t Hoff ）方程：RT T H T T K 2m r )(d )(ln d ∆= （3-11） 当温度变化范围不大时，Δr H m （T ）可视为常量，积分式（3-11）得：BRTT H T K +∆-=)()(ln m r （3-12）B 为积分常量。
由式（3-12）可以看出，以 ln K （T ）对1/T 作图应为直线，斜率为RT H m )(m r ∆-=，由此可求出反应的标准摩尔焓[变]Δr H m （T ）。
由标准平衡常数的定义])(exp[def )(m r RTT G T K ∆-得：Δr G m （T ）= -RT ln K （T ） （3-13）由 Δr G m （T ）=Δr H m （T ）－ T Δr S m （T ）得 Δr S m （T ）= TT G T H )()(m r m r ∆-∆ （3-14）氨基甲酸铵的分解反应为：NH 2CO 2NH 4（s ）2NH 3（g ）+CO 2（g ） （3-15） 当反应系统建立平衡时，标准平衡常数为： ⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=p p p p K)CO ()NH (232（3-16） 式中p （NH 3）和p （CO 2）分别为NH 3（g ）和CO 2（g ）的平衡压力，p =100kPa 。
设分解反应系统的总压力为P 总，由氨基甲酸铵的分解反应式（3-15）知： p （NH 3）= 32 p 总 ， p （CO 2）=31 p 总 代入式（3-16）得：()⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⨯=p p p p p p K 总总总322743132 （3-17） 实验时，将固体氨基甲酸铵放入一个抽成一定真空的容器里，在一定的温度下使其发生分解并达平衡，测出系统总压力p 总，就可以按式（3-17）计算氨基甲酸铵分解反应的标准平衡常数K ，从而计算其它热力学函数[变]。
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
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℃。
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 pK 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1 读出大气压和室温。
2 恒温槽中加水至没过样品管和等压计，打开恒温水浴开关，设定温度为25℃，将真空测压仪置零。
3 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，慢慢放入空气进入体系，使U型等压计液面水平（注意：切不可使空气进入过快，避免空气进入样品管）。
若1分钟内保持液面水平不变，记下低真空测压仪的读数，0.1kpa之内，则可改变温度，继续进行实验；若第二次结果偏差较大，说明第一次空气没有抽净，应在重复一次。
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。
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 ） 指导老师： 成绩：_______________ 实验名称： 分解反应平衡常数的测定 实验类型： 测量型实验 同组学生姓名： 无 【实验目的】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. 测定氨基甲酸铵的分解压力，计算分解反应平衡常数及有关热力学函数。
【实验原理】1. 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)在常压下其平衡常数可近似表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=p p p p K 2CO 23NH（1） 其中，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；体系总压p ＝p NH 3＋p CO2。
从化学反应计量方程式可知：p p p p 31322CO 3NH ==， （2）将式(2)代入式(1)得：32274332⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=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 温度对平衡常数的影响可用下式表示：'m ln C RTH K r +∆-=(C ′为积分常数) （4）若以ln K 对1/T 作图，得一直线，其斜率为- m H r ∆/R 。
由此可求出m H r ∆。
并按下式计算T 温度下反应的标准摩尔吉布斯函数变化m G r ∆，m G r ∆＝－RT lnK （5）利用实验温度范围内反应的平均等压热效应m H r ∆和T 温度下的标准吉布斯自由能变化m G r ∆，可近似计算出该温度下的熵变m S r ∆TG H S r r rm m m ∆-∆=∆ （6） 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装订线求出 K ， m H r ∆， m G r ∆ ，m S r ∆。
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氨基甲酸铵的分解平衡实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过观察氨基甲酸铵的分解反应，探究该反应的平衡特征及影响因素。
二、实验原理
氨基甲酸铵是一种无色结晶体，可溶于水。
在加热或加入催化剂的条件下，它会发生分解反应：
CH6N2O2 → 2H2O + CO2↑
该反应为可逆反应，因此存在平衡状态。
根据平衡常数Kc可以判断该反应向前或向后进行的趋势。
Kc越大则向前进行的趋势越强，Kc越小则向后进行的趋势越强。
三、实验步骤
1.准备氨基甲酸铵溶液：取少量氨基甲酸铵固体放入100ml烧杯中，加入适量去离子水搅拌至溶解。
2.将准备好的氨基甲酸铵溶液倒入锥形瓶中。
3.用PH计测定溶液的PH值，并记录下来。
4.加热锥形瓶中的溶液至沸腾，并持续加热5分钟。
5.观察溶液中是否有气泡产生，并记录下来。
6.用PH计测定溶液的PH值，与加热前的PH值进行比较，记录下差值。
7.重复以上步骤，分别在不同温度、不同浓度、不同催化剂存在下进行实验。
四、实验结果
1.在常温下，氨基甲酸铵溶液的PH值为7.5左右。
2.加热后，氨基甲酸铵溶液中产生大量气泡，并且PH值降低至6左右。
3.在不同温度下进行实验，发现随着温度升高，反应向前进行的趋势越强。
4.在不同浓度下进行实验，发现随着浓度升高，反应向前进行的趋势越强。
5.在存在催化剂的情况下进行实验，发现反应速率明显增加。
五、实验分析
1.观察到氨基甲酸铵分解反应是可逆反应，并且存在平衡状态。
该反应向前或向后进行的趋势取决于平衡常数Kc。
因此，在探究影响因素时需要考虑Kc值的变化情况。
2.加热后，氨基甲酸铵溶液中产生大量气泡，说明反应向前进行的趋势较强。
此时PH值降低，表明产生了酸性物质CO2。
因此可以推断出
该反应向前进行时会生成CO2。
3.在不同温度下进行实验，发现随着温度升高，反应向前进行的趋势越强。
这是因为在高温下，分子动能增大，使得反应物分子更容易碰撞
并发生化学反应。
因此，在高温条件下，反应速率更快。
4.在不同浓度下进行实验，发现随着浓度升高，反应向前进行的趋势越强。
这是因为在较高浓度下，分子数增多导致了更多的碰撞机会，并
且减少了溶剂对分子之间相互作用的影响。
因此，在较高浓度条件下，反应速率更快。
5.在存在催化剂的情况下进行实验，发现反应速率明显增加。
这是因为催化剂能够提供一个新的反应途径降低活化能，并且使得分子之间更
容易碰撞并发生化学反应。
因此，在催化剂存在的情况下，反应速率
更快。
六、实验结论
1.氨基甲酸铵的分解反应是可逆反应，并且存在平衡状态。
2.加热会促进该反应向前进行，生成CO2。
3.温度、浓度和催化剂都会影响该反应的速率，其中温度和浓度越高，反应速率越快；催化剂存在时反应速率也会明显增加。
七、实验注意事项
1.操作过程中要注意安全，避免烫伤和溅出溶液。
2.实验中要精确称量药品和使用量具。
3.实验过程中要保持仪器干净，并避免杂质污染。