17氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定

1、17氨基甲酸鞍分解反应平衡常数的测定实验十七氨基屮酸镀分解反应平衡常数的测定一、实验LI的1. 熟悉用等压计测定平衡压力的方法。测定各温度下氨基屮酸镀的分解压力，计算各温度下分解反应的平衡常数K及 有关2. p的热力学函数。二、预习要求1. 掌握氨基屮酸镀分解反应平衡常数的讣算及其与热力学函数间的关系。2. 了解氨基屮酸讓的制备方法。3. 熟悉实验装置图，了解做好实验的关键步骤。三、实验原理氨基屮酸饮为白色固体，很不稳定，其分解反应式为： NHCOONH(s) 2NH(g)+CO(g) 2432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：epp, , , ,

2、 NHCO32 (1) K, ppp,eePP式中，分别表示NH和CO平衡时的分压，其单位为Pa。32NHCO32、设平衡时总压为P，山于lmolNHCOONH(s)分解能生成2molNH(g)和lmolCO(g), 2432PP 乂因为固体氨基甲酸鞍的蒸气压很小，所以体系的平衡总压就可以看作与之 和，CONH23PP, 2 即：NHCO3221 则：(2) pppp, NHC03233(2)式代入(1)式得：23, > > > >)24pppK, (3) p, 332 / ppp, >, >),©goe因此，当体系达平衡后，测量其总压p，即可计算

3、出平衡常数温度对平衡常数的影响可用下式表示：9©dKln, Hprm (4) , 2dTRT9,H式中，T为热力学温度;为标准反应热效应。rm©,H当温度在不大的范围内变化时，可视为常数，由(4)式积分得：rm Ge：,Hrm, In (5) KC, , pRTe©,Hlrm,式中C为积分常数。若以对作图，得一直线，其斜率为，由此可求出InKpRTe,Ho rm氨基中酸钱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饮e3-1, H分解的等压反应热为159X10J?mol,所以温度对平衡常数的影响很大，实验中必须rm严格控制恒温槽的温度，使温度变

4、化小于?01?。G山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Kp丄能变化，rm9©(6) , GRTKlnrmpe,H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山能变化rm, G,S,可近似计算出该温度下的爛变rmrme e ee,HGrmrm, S (7) rmT因此通过测定一定温度范圉内某温度的氨基屮酸讓的分解压(平衡总压)，就可以利用上述© © © ©公式分别求出，。K, GT, ST, , , , rmrmrmp四、仪器药品1. 仪器仪器装置1套;真空泵。2. 药品新制备的氨基屮酸钱;

5、硅油或邻苯二屮酸二壬酯。五、实验步骤1. 按图17.1所示安装仪器。7 685 14 2 3图17. 1实验装置图1. 水银U型压力计;2.玻璃等压计;3.装样品的小球;4.恒温槽；0.缓冲瓶;6.三通活塞;7.磨口接头;8.二通活塞。2. 系统漏气检查将烘干的小球3和玻璃等压计2相连，开动真空泵，使活塞6处于(1)的状 态，打开活塞8,当水银压力计汞柱差约为53kPa(400mmHg柱)，使活塞6处于(2) 的状态。检查系统是否漏气，待lOmin后，若U型压力计汞柱差没有变化，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。3. 待系统不漏气后，使活塞6处于(3)的状态

6、，系统与大气相通，然后取下小 球3装入氨基甲酸钱，再用吸管吸取纯净的硅油或邻苯二屮酸二壬酯放入已干燥好 的等压计中，使之形成液封，再按图示装好。4. 调节恒温槽温度为(25. 0?0.1)?o开启真空泵，将系统中的空气排出，约 lomin后使活塞6处于(2)的状态，关闭活塞8,然后缓缓开启活塞6处于(3)的状 态，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，立即使活塞6处 于(2)状态，若5min内两液面保持不变，即可读取U型压力计的压力差。5. 为了检查小球3内的空气是否已排除完全，可重复步骤4操作，测定U型压 力计的压力差，如果两次测定结果差值小于270Pa(2mmHg柱)，经指

7、导教师检查 后，方可进行下一步实验。6. 调节恒温槽温度为(27. 0?0.1)?,在升温过程中小心地调节活塞6,缓缓放入 空气，使等压计2两边液面水平，保持5min不变，即可读取U型压力计的压力差，然 后用同样的方、32.0?、35.0?、37. 0?时的压力差。法继续测定30. 0?7. 实验完毕，将空气放入系统中至U型压力计压力差为零，切断电源、水源。六、注意事项1. 体系必须达平衡后，才能读取U型压力计的压力差。2. 恒温槽温度控制到?0. l?o3. 玻璃等压讣中的封闭液一定要选用粘度小、密度小、蒸气压低，并且与反应 体系不发生作用的液体。七、数据处理1. 计算各温度下氨基屮酸镀的分

8、解压。2. 计算各温度下氨基屮酸镀分解反应的平衡常数Ko p© ©1,H3.根据实验数据，以对作图，并山直线斜率计算氨基屮酸镀分解反应的。InKrmpTe e,G, S4.计算25?时氨基甲酸鞍分解反应的及。rmrm八、思考问题1. 如何检查系统是否漏气？2. U型压力计的读数差是否是体系的压力？是否代表分解压？3. 为什么一定要排净小球中的空气？4. 如何判断氨基中酸镀分解已达平衡？5. 在实验装置中安装缓冲瓶的作用是什么？Gpp, , , , NHC0232 6.和两者有何不同？ Kpp, K, ppNHC032pP, ge附录:氨基屮酸钱的制备氨和二氧化碳接触后，即能

9、生成氨基屮酸钱。其反应式为：2NH(g)+C0(g)=NHC00NH(S) 3224如果氨和二氧化碳都是干燥的，则生成氨基屮酸镀;在有水存在时，则还会生 成(NH)C0423或NHHCO,因此在制备时必须保持氨、CO及容器都是干燥的，制备氨 基屮酸钱的方法432如下：1. 制备氨气。氨气可由蒸发氨水或将NHC1和NaOH 液加热得到，这样制得的 氨气4含有大量水蒸气，应依次经C&0、固体NaOH脱水。2. 制备CO。CO可由大理石(CaCO)与工业浓HC1在启普发生器中反应制得，气 体依223次经C&C1、浓硫酸脱水。2合成反应在3000mL洁净干燥的塑料瓶中进行，在塑料瓶中插入1支进氨气 管，1支