氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定

姓名：__王小龙______

学号：__3060902052_

地点：紫金港化学实验中心楼

实验报告

课程名称：大学化学实验P 指导老师：_冷文华__     ____ 成绩：__________________

实验名称：氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定 实验类型：________________同组学生姓名：__________

一、实验目的和要求

（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）测定氨基甲酸铵分解压力，计算分解反应平衡常数Kp及有关的热力学函数。 

（4）学习测定液体饱和蒸气压的方法，了解蒸气压数据的应用

二、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: 

NH2COONH4(s) ≒ 2NH3(g)+CO2(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: 

                              (1) 

式中， 分别表示NH3和CO2平衡时的分压，其单位为Pa。 

设平衡时总压为p，由于1molNH2COONH4(s)分解能生成2molNH3(g)和1molCO2(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 之和，即:                          

则:                                                                               (2) 

(2)式代入(1)式得:

(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:

 (4) 

式中，T为热力学温度；ΔrHm为标准反应热效应。 

当温度在不大的范围内变化时，ΔrHm可视为常数，由(4)式积分得: 

                                      (5) 

式中C′为积分常数。 

P.

实验名称：_______________________________姓名：________________学号：__________________ 

若以 作图，得一直线，其斜率为 ，由此可求出 。 

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 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℃。 

由实验求得某温度下的平衡常数 后，可按下式计算该温度下反应的标准吉布斯自由能变化 ， 

           (6) 

利用实验温度范围内反应的平均等压热效应 和某温度下的标准吉布斯自由能变化 ，可近似计算出该温度下的熵变 

                                    (7) 

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 述公式分别求出 。

三、主要仪器设备

   仪器：等压法测分解压装置；数字式低真空测压仪 

   试剂：氨基甲酸铵；邻苯二甲酸二壬酯或硅油

四、操作方法、实验步骤及现象

（1）检漏 

将烘干的小球泡或特制容器与真空胶管连好，开动真空泵，检查旋塞位置并使系统与真空泵相连接，几分钟后，关闭旋塞停止抽气，检查系统是否漏气。待10min后，若数字式低真空测压仪或水银柱压力计读数基本不变，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

待系统不漏气后，放空气到系统中，用特制的小漏斗将氨基甲酸按粉末装入另一只盛样小球泡中，乳胶管连接小球泡和等压计，并用金属丝扎紧乳胶管两端。 

（3）测量 

将等压计小心与真空系统连好，并固定在恒温槽中。调节恒温槽温度为(25.0±0.1)℃，开启真空泵，将系统中的空气排出，约15min后，关闭旋塞，停止抽气。缓缓开启旋塞接通毛细管，小心地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，立即关闭旋塞，观察硅液面，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。 

（4）重复测量

为了检验盛氨基甲酸铵的容器内空气是否置换完全，可再使系统与真空泵相连，在开泵1~2分钟后，再打开旋塞。继续排气，约10min后，如上操作重新测定氨基甲酸铵测定分解压力。如两次测定结果压力差相差小于200Pa，可进行下一步实验。

（5）升温测量

调节恒温槽温度为(30.0±0.1)℃，在升温过程中逐渐从毛细管缓慢放入空气，使分解的气体不至于通

P.

实验名称：_______________________________姓名：________________学号：__________________ 

过硅油鼓泡。恒温10min。最后至U形管两臂硅油面齐平且保持10min不变，即可读测压仪及恒温槽温度。同法测定35.0℃、40.0℃时的分解压

（6）复原

实验完毕后，将空气慢慢放入系统，使系统解除真空。关闭测压仪

五、实验数据记录和处理

室温：20.0℃ 大气压：101.63KPa

=-20053

故：=166720.2J/mol=166.721KJ/mol

25摄氏度时：

= —8.314*298.15*-8.18662=20293.15J/mol=20.293KJ/mol

P.

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= (166.721-20.293)/ 298.15=0.491122KJ/（mol·K）

六、实验结果与分析

    由计算可知，

=166.721KJ/mol

25℃时：

=20.293KJ/mol

=0.491122KJ/（mol·K）

七、讨论、心得

装    订    线

注意事项：

用毛细管将空气放入系统时，一定要缓慢进行，小心操作。若放气速度太快或放气量太多，易使空气倒流，即空气将进入到氨基甲酸铵分解的反应瓶中，此时实验需重做。用水银压力计测量系统压力，应对测得的压力差即分解压进行校正。