氨基甲酸銨分解反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定孫彬芳3000字

氨基甲酸銨分解反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定孫彬芳3000字

寧波工程學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí)化工095姓名孫彬芳序號(hào)09402010503同組姓名陳茜茜、黃云指導(dǎo)老師蔣仲慶羅利娟實(shí)驗(yàn)日期2011.3.16實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)三氨基甲酸氨分解反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握一種測定系統(tǒng)平衡壓力的方法—等壓法；2、測定不同溫度下氨基甲酸銨的分解壓力；3、計(jì)算相應(yīng)溫度下該分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變△rHm、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變△rGm及標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變△rSm；4、掌握真空泵、恒溫水浴、大氣壓計(jì)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理氨基甲酸銨是合成尿素的中間體，白色固體，很不穩(wěn)定，加熱時(shí)按下式分解：θθθNH3COONH4?s??2NH3?g??CO2?g?（9.1）根據(jù)化學(xué)勢判據(jù)，分解達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ為：?pNH3?g???K????p??22?pCO.??2?p????pNH3?G?.pCO2p??KPp2??????B?????B（9.2）式中：KP?pNH3?G?.pCO2（9.3）pNH3?g?,pCO2?g?分別為平衡系統(tǒng)中NH3?g?、和CO2?g?的平衡分壓；??B為反應(yīng)式中各氣體物質(zhì)計(jì)量系數(shù)之和，產(chǎn)物的?B為正，反應(yīng)物的?B為負(fù)。因?yàn)橐欢囟认?，固體物質(zhì)的蒸氣壓具有定值，與固體的量無關(guān)，因此，平衡系統(tǒng)中氨基甲酸銨的分壓pNH2COONH4?s?是常數(shù)，與平衡常數(shù)合并，故在（9.2）式中不出現(xiàn)。因?yàn)闇囟炔桓邥r(shí)，固體物質(zhì)氨基甲酸銨的分壓pNH2COONH4?s?<<pNH3?g?,pNH2COON4H?s?<<pCO2?g?,系統(tǒng)的總壓等于pNH3?g?,pCO2?g?之和，即：P總?pNH3?g??pCO2?g?（9.4）從化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式可知，1摩爾NH2COONH4?s?分解生成2摩爾NH3?g?和1摩爾CO2?g?，則:pNH3?g?,=將上述關(guān)系代入（9.3）式，12p總；pCO2?g?=p總；332?2??1?43KP??p總?.?p總??p總（9.5）?3??3?27將（9.5）式代入(9.2)式，得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為：?K?43P總p?27???3（9.6）因此，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測量系統(tǒng)的總壓強(qiáng)p總,由p總計(jì)算出KP，進(jìn)而計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K。由化學(xué)反應(yīng)等壓方程可知，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為：???lnK????T?T—絕對(duì)溫度，K；???rHm???RT2(9.7)?P?1??rHm，當(dāng)溫度在不太大的范圍內(nèi)變化時(shí)，?rHm可??標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng),J焓.mo?l視為常數(shù).對(duì)(9.7)式進(jìn)行不定積分得：??rHm1??C'（9.8a）lnK??RT???rHm1??C(9.8b)或lgK??2.303RT?式中C和C’為積分常數(shù)。???rHm1用lnK對(duì)作圖，得一直線如（圖9.1）所示，直線斜率m??,由斜率可計(jì)算出：TR??rHm??mR??rGm??RTlnK????rHm??rGm?rSm?T?LnKθ圖9.1lnKθ～1/T圖K/T三、實(shí)驗(yàn)儀器、試劑儀器：實(shí)驗(yàn)裝置一套（如圖9.2所示）；氨基甲酸銨（自制）:U型壓差計(jì)；.玻璃鋼水?。患訜崞?；攪拌器；等壓計(jì)；溫度計(jì)；感溫元件；緩沖瓶；三通旋塞；毛細(xì)管；溫度指示控制儀。圖9.2氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)裝置圖試劑：氨基甲酸銨、液體石蠟四、實(shí)驗(yàn)步驟1.檢漏按圖所示安裝儀器。將烘干的小球和玻璃等壓計(jì)相連，開動(dòng)真空泵，當(dāng)測壓儀讀數(shù)約為-94kPa～-95kPa，關(guān)閉三通活塞。檢查系統(tǒng)是否漏氣，待10min后，若測壓儀讀數(shù)沒有變化，則表示系統(tǒng)不漏氣，否則說明漏氣，應(yīng)仔細(xì)檢查各接口處，直到不漏氣為止。2.裝樣品確定系統(tǒng)不漏氣后，取下干燥的球狀樣品管裝入氨基甲酸銨粉末，與已裝好液體石蠟的等壓計(jì)連好，再按圖示裝好。3.測量調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為25℃。開啟真空泵，將系統(tǒng)中的空氣排出，約1min后，關(guān)閉二通活塞，然后緩緩開啟三通活塞，將空氣慢慢分次放入系統(tǒng)，直至等壓計(jì)兩邊液面處于水平時(shí)，立即關(guān)閉三通活塞，若5min內(nèi)兩液面保持不變，即記下低真空測壓儀的讀數(shù)，即是氨基甲酸胺分解的平衡壓力。4.重復(fù)測量重復(fù)步驟3操作，如果兩次測定結(jié)果差值小于0.2kPa，可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。5.升溫測量調(diào)節(jié)恒溫槽溫度，用同樣的方法繼續(xù)測定30℃、35℃、40℃、45℃時(shí)的分解壓力。6.復(fù)原實(shí)驗(yàn)完畢，將空氣放入系統(tǒng)中至測壓儀讀數(shù)為零，切斷電源、水源。五、數(shù)據(jù)記錄與處理斜率K=-21765∵??Hrm∴/R=21765K?∴?rHm=21765*8.314=180.95*103KJ/mol查閱資料知25℃氨基甲酸銨分解的ΔrH?m=159.32kJ/mol，實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大故相對(duì)誤差=|159.32-180.95|/159.32=0.1358=13.58%當(dāng)T=298.17K時(shí)△G=-RTlnK=-2.25*104J/mol△S=（△H-△S）/T=(1.81*105-2.25*104)/298.17=531.60J/mol六、結(jié)果與討論1.誤差分析:實(shí)驗(yàn)所測得的△Hm比理論值大，誤差產(chǎn)生的主要原因有：開始時(shí)系統(tǒng)中空氣未完全被抽凈；通入空氣過量，使讀數(shù)時(shí)液柱未相平，外側(cè)液柱高于內(nèi)側(cè)液柱；測壓儀讀數(shù)不穩(wěn)定造成讀數(shù)誤差。實(shí)驗(yàn)討論：1、如何檢查系統(tǒng)是否漏氣？答：關(guān)閉真空泵，關(guān)閉閥門，觀察平衡常數(shù)測定儀的示數(shù)是否變化，若變化則說明系統(tǒng)漏氣，若變化過快，則需要檢查裝置重新抽氣。2、為什么要抽凈小球泡中的空氣？若系統(tǒng)中有少量空氣，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？答：需要測定的只是的反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的壓力，即氨氣和二氧化碳的總壓，所以空氣排除得越干凈，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果就越準(zhǔn)確。如果系統(tǒng)中有少量空氣，得到的蒸氣壓數(shù)據(jù)就會(huì)偏大，平衡常數(shù)就會(huì)偏大。3、如何判斷氨基甲酸銨分解已達(dá)平衡？答：U型等壓計(jì)兩臂的液面無論是否等高，在1min內(nèi)，液面不再變化即可認(rèn)為反應(yīng)體系已達(dá)平衡。4、根據(jù)哪些原則選用等壓計(jì)中的密封液？答：應(yīng)選用蒸氣壓很小，密度小，粘度小且不與系統(tǒng)中物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用的液體。

第二篇：物化-氨基甲酸銨分解反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定2100字寧波工程學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí)姓名序號(hào)實(shí)驗(yàn)日期同組姓名指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)名稱氨基甲酸銨分解反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握測定平衡常數(shù)的一種方法；2、用等壓法測定氨基甲酸銨的分解壓力并計(jì)算分解反應(yīng)的有關(guān)熱力學(xué)常數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理氨基甲酸銨是白色固體，是合成尿素的中間產(chǎn)物，它很不穩(wěn)定，易分解成NH3和CO2。其分解反應(yīng)式為：NH2COONH4(s)在常壓下其平衡常數(shù)可近似表示為：?Kp22NH3(g)＋CO2(g)?p3??pCO2???NH??????p??p?未達(dá)到平衡時(shí)體系的總壓力為p,固體NH2COONH4產(chǎn)生的分壓很小，可以忽略不計(jì)其中，又體系中的NH3和CO2全部是由氨基甲酸銨分解長生的，所以：p＝pNH3＋pCO2由反應(yīng)方程式可知pNH3?所以：21p，pCO2?p332?2p??Kp???3p?????的影響一般都很顯著的，其定量關(guān)系為：?p?4?p???3p????27??p???????3因此可知當(dāng)體系達(dá)平衡后，測量其總壓p，即可計(jì)算出平衡常數(shù)Kθp溫度對(duì)平衡常數(shù)??rHmlnK???C'(C′為積分常數(shù))(1)RT?pHθm/R。由此可求出ΔrHθm。θ在一個(gè)小的溫度區(qū)間內(nèi)，也可用此式計(jì)算出此溫度區(qū)間的平均ΔrHm。若以lnKp對(duì)1/T作圖，應(yīng)為一直線，其斜率為-Δrθ因?yàn)槿我粶囟认碌钠胶獬?shù)與反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化值間有如下關(guān)系：ΔrGθm=﹣RTlnKp(2)rθGθm。θ利用實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)反應(yīng)的平均等壓熱效應(yīng)ΔrHm和T溫度下的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化ΔrGθm，可近似計(jì)算出該溫度下的熵變?chǔ)Sθm。可用平衡常數(shù)求出該反應(yīng)的溫度下的Δ?rS?m???rHm??rGm(3)?T三、實(shí)驗(yàn)儀器、試劑儀器：循環(huán)水泵，低真空數(shù)字測壓儀，等壓計(jì)，恒溫槽一套，樣品管；試劑：氨基甲酸銨，液體石蠟。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、由特制的小漏斗將氨基甲酸銨粉末小心裝入干燥的球狀樣品管中，與已裝好的液體石蠟的等壓計(jì)連好。注意不能讓液體石蠟進(jìn)入樣品管；2、開動(dòng)循環(huán)水泵，旋轉(zhuǎn)活塞10與體系相通，旋轉(zhuǎn)活塞10和減壓瓶2相通，旋轉(zhuǎn)活塞12至三個(gè)方向都通，此時(shí)觀察到的測壓儀數(shù)字應(yīng)不斷減小，至低真空測壓儀示數(shù)為-90KPa以下時(shí)，關(guān)閉活塞11，檢查體系氣密性；3、恒溫槽中加水至沒過樣品管和等壓計(jì)，調(diào)節(jié)恒溫槽水溫至25℃；4、旋轉(zhuǎn)活塞11，抽吸大約1分鐘，把樣品管中的空氣抽走，然后關(guān)閉活塞11.慢慢旋轉(zhuǎn)活塞13，緩慢放入空氣進(jìn)入體系，使U型等壓計(jì)液面水平。若1分鐘內(nèi)保持液面水平，記下低真空測壓儀的讀數(shù)，即為氨基甲酸銨分解的平衡壓力；5、用同樣的方法測25℃，30℃，35℃，40℃，45℃的分解壓力；6、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，收拾實(shí)驗(yàn)儀器和藥品。五、數(shù)據(jù)記錄與處理從圖中測量所得的斜率為-1.749×104；ΔrHθm=﹣(﹣1.749)×104×8.314=145390J/mol=145.390kJ/mol；已知25℃時(shí)氨基甲酸銨的標(biāo)準(zhǔn)ΔrHθm=159.32kJ/mol；故相對(duì)偏差為8.74%。ΔrGθm=﹣RTlnKθp=8.314×298.15×7.78=19285J/mol=19.285kJ/mol;ΔrSθm=(ΔrHθm﹣ΔrGθm)/T=(145.390﹣19.285)/298.15=0.423kJ/mol·K=423J/mol·K六、注意事項(xiàng)1、體系必須平衡后，才能讀取數(shù)字壓力計(jì)的壓力差；2、恒溫槽溫度控制到不相差0.1℃；3、玻璃等壓計(jì)中的封閉液一定要選用黏度小，密度小，蒸汽壓低。并且與反應(yīng)體系不發(fā)生作用的液體。七、結(jié)果與討