氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定

1、衡常数的测定内部编号：(YUUTTBBY-MMUTURRUYUOOY-DBUYI0128)实验二 氨基甲酸钱分解反应平衡常数的测定1前言实验目的1) 用等压法测定氨基甲酸讓的分解压力。2) 通过测得的分解压力求得氨基甲酸镀分解反应的平衡常数，并计算A占n，A易(7),等与该反应有关的热力学常数。实验原理氨基甲酸钱(NH:COONH,)是白色固体，是合成尿素的中间体，研究其分解的 反应是具有实际意义的。NHCOONH不稳定，易发生分解反应：NH:COONH, (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：式中，见、皿分别表示

2、反应温度下册和CO,平衡时的分压；p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= Aoo ：，从化学反应计量方程式可知：2 1将式代入式得:3(3)因此，当体系达平衡后，测量其总压门，即可计算出平衡常数A； 温度对平衡常数的影响可用下式表示：dindT RT2式中，7为热力学温度；A局为标准反应热效应，R为摩尔气体常量。氨基甲酸镀 分解反应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。当温 度在不大的范围内变化时，凶n可视为常数，由(4)式积分得：g爭 + C(C为积分常数)若以In对1/T作图，得一直线，其斜率为-出n/R。由此可求出卜血 并

3、 按下式计算7温度下反应的标准吉布斯自由能变化僦，,显=一水7 In 如(6)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应A/fn和T温度下的标准吉布斯自由能 变化易，可近似计算出该温度下的爛变Ar5m因此通过测定一定温度范围内某温度的氨基甲酸钱的分解压(平衡总压)，就 可以利用上述公式分别求出Ap, 出n，后，Ar5Jn(Z)o由福廷式气压计测得的大气压力需要进行温度及纬度的校正。当温度改变时,水银和铜管的热胀冷缩系数差异会影响线度的准确性，而重力加速度随纬度不同会有差异，同样会导致读数的差异。温度校正公式为:(&一0) t + atPia = (181792+ 075t + 0.035116t

4、?) x 1 (T9 C-1(9)0 = 18.4x10%(10)式中：At为温度校正值，当温度高于0C时，要减去校正值；6为气压计读数， &为水银的体膨胀系数，0为黄铜的线膨胀系数。纬度校正则是将温度校正后的气压值再乘以(1-2.6x10-3cos2A),其中兄为气压 计所在地纬度。2实验方法实验仪器和试剂仪器：等压法测分解压装置，见图1,数字式低真空测压仪试剂：氨基甲酸钱图1.等圧法测氨基甲酸镇分解压实验装置图1.数字真空仪；2.真空胶管；3.等压计；4.封闭液；5.氨基甲酸钱；-小球泡 与真空胶管接好，开动真空泵，检查旋塞位置并使系统与真空泵相连接，儿分钟 后，关闭旋塞。10分钟后，若测

5、压仪示数不变，则系统不漏气。然后反复练习开 启旋塞接通毛细管的过程，使自己能较为熟练地控制一次放入系统内的空气的 量。2）装样。（实验室已完成）3）测量：读出大气压和室温。将等压计小心与真空系统连接好，并固定在恒 温槽中，打开恒温控制仪开关，调节恒温控制仪的温度为25C,旋通活塞，开动 真空泵，将系统中的空气排除，抽气时间约持续15min：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型管两臂硅油齐平，立即关闭旋 塞，观察硅油面，反复小心调节，直至等压计U型管两臂硅油齐平持续约 lOmin,记录读数。4）重复测定：开真空泵儿分钟后，再打开旋塞使泵与系统相连，再次抽气 lOmi

6、n,然后按照第三步中的方法重新测定读数，如果两次测定的读数差小于， 则表示反应体系内已基本没有空气，可以继续实验。5）升温测量：依次继续测定30C、35C、40C的反应体系压力。具体操作 时可以边升温边放气，使U型管始终能基本平衡，此时要注意不要使空气鼓泡进 入反应体系，否则应重新完全抽气测量。恒温lOmin后，使U型管中硅油能持续 平衡约lOmin,则可以记录读数。6) 系统复原。3结果与讨论本次实验中可直接测得的数据有室温、福廷式气压计读数、测压仪读数、恒 温水槽中溶液的温度四项。测得室温为C,福廷式气压计读数为百帕，恒温水槽 中溶液的温度及对应的测压仪读数读数见表1的第一、二两列。其中，

7、由福廷式气压计测得的大气压力需要进行温度及纬度的校正，已知杭 州的纬度为30度，将室温和气压计读数代入公式(8),并进行纬度校正后，得 到实际大气压为。表1中的第四列为实际大气压与测压仪读数之和。表1中的第五列由公式(3)算出。表1实验数据记录表室温：C ,大气压：kPa温度厂C测压仪读数/KPalAdOK-1) 分解压/KPa F0 /10， In KO查阅文献得不同温度下氨基甲酸钱分解反应的理论分解压及理论平衡常数，见表2o表2氨基甲酸钱分解反应的理论分解压及理论平衡常数表室温：C ,大气压：kPa由公式(5)知，若以In妇对1/7作图，得一直线，其斜率为-人岛/取由此 可求出卜皿 则以表

8、1中的第六列In心和第三列1/7为数据源作lnA-1/7关系 图，得图2。图2. lnAp-1/T关系图由excel线性拟合求得所作直线公式，由图2知R2 =,数据的线性拟合度 高，斜率k =-22.089,由公式(5)计算得氐=moro查阅文献得，当T二 时，出n二mol_x,相对误差E = %o同时，在当T =时，由公式(6)计算尙 =kj/mol-1,查阅文献知 A6in= kj/mol-1, E = 3%,由公式(7)计算=543.52J/nr,*A：-1,查阅文献知 ArS =465.84J/nr, */C_,。4结论氨基甲酸镀分解反应平衡常数与温度有关，T =时， = 1.70x10;T 二时，=5.45x1