物化实验：氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定.doc

物理化学实验报告实验名称: 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定学院: 化学工程学院专业: 化学工程与工艺班级: 化工 09-1 班姓名: 学号指导教师: 日期: 2011 年3月 24日一、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 2 COONH 4 (s) 2NH 3 (g) + CO 2 (g) 在常压下其平衡常数可近似表示为: ????????????????p pp pK 2 CO 23 NH p (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 CO。从化学反应计量方程式可知: pppp3 13 2 2 CO 3 NH??, (2) 将式(2) 代入式(1) 得:32p27 433 2??????????????????????????????p pp pp pK (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 p ?温度对平衡常数的影响可用下式表示: 'm p lnC RT HK r??????(C ′为积分常数)(4) 若以 lnK ?p 对 1/T 作图, 得一直线, 其斜率为-Δ rH ?m /R。由此可求出Δ rH ?m 。并按下式计算 T温度下反应的标准吉布斯自由能变化Δ rG ?m , Δ rG ?m =- RT lnK ?p (5) 利用实验温度范围内反应的平均等压热效应Δ rH ?m 和T 温度下的标准吉布斯自由能变化Δ rG ?m , 可近似计算出该温度下的熵变Δ rS ?mT GHS rrr ???mmm?????(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求出 K ?p ,Δ rH ?m ,Δ rG ?m (T),Δ rS ?m (T)。三、实验仪器与药品 1 仪器:循环水泵,低真空数字测压仪,等压计,恒温槽,样品管。 2 试剂:氨基甲酸铵,液体石蜡四、实验步骤 1 向恒温槽中加水至没过样品管和等压计,调节恒温槽水温为 25℃。 2 打开真空泵, 待泵运行正常后, 关闭玻璃放空活塞, 观察低真空数字测压仪的读数, 等读数为-90KP a 以下时,关闭玻璃活塞,打开玻璃放空活塞后,关闭真空泵,关闭进气阀。 3 慢慢旋转与空气相连的活塞,缓慢放入空气进入体系,使 U 型等压计液面水平,若五分钟内保持液面水平不变, 记下低真空测压仪的读数, 然后关闭空气相连的活塞, 再重复一次, 如果两次结果相差在 之内,则继续进行实验,若偏差较大,则第一次空气没抽净,应在重复一次。 4 用同样的方法测 30℃,35 ℃,40 ℃,45 ℃的分解压力。 5 整理实验数据,收拾实验仪器和药品。五、数据记录及处理室温: ℃大气压: t/℃ 1/ T/ 10 -3K 真空度ΔP/ KPa 分解压 P/ KPa K p ? lnK p ? - - - - 30