氨基甲酸铵分解平衡常数测定

宁 波 工 程 学 院物理化学实验报告专业班级 姓 名 序 号 同组姓名 指导老师 实验日期 3.13实验名称 实验三 氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、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 2COONH 4(s)2NH 3(g)＋CO 2(g)在常压下其平衡常数可近似表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡= p p p p K 2CO 23NH 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：p p p p 31322CO 3NH ==， (2) 将式(2)代入式(1)得：32p274332⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p p p p p K (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：'mpln C RTH K r +∆-= (C ′为积分常数) (4)若以ln K Ө p 对1/T 作图，得一直线，其斜率为-Δr H Ө m /R 。

由此可求出Δr H Ө m 。

并按下式计算T 温度下反应的标准吉布斯自由能变化Δr G Ө m ，Δr G Ө m ＝－RT ln K Ө p (5)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应Δr H Ө m 和T 温度下的标准吉布斯自由能变化Δr G Ө m ，可近似计算出该温度下的熵变Δr S Ө mTG H S r r rmm m∆-∆=∆(6)三、实验仪器、试剂1、仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽一套，样品管；2、试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡。

四、实验装置图五、实验步骤1、向恒温槽中加水,直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-94KPa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，若三分钟内液面保持水平不变，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0.2KPa之内，则继续进行实验，若偏差较大，则第一次空气没抽净，应再重复一次；4、用同样的方法测30℃,35℃,40℃,45℃的分解压力；5、记录实验数据。

氨基甲酸铵分解平衡常数测定一、实验目的1、测定氨基甲酸铵的分解压力，并求得反应的标准平衡常数和有关热力学函数；2、掌握空气恒温箱的结构。

二、实验原理氨基甲酸铵是是合成尿素的中间产物，为白色不稳定固体，受热易分解，其分解反应为2432NH COONH (s)2NH (g)+CO (g)−−→←−−该多相反应是容易达成平衡的可逆反应，体系压强不大时，气体可看作为理想气体，则上述反应式的标准平衡常数可表示为322NH CO θθθp p K p p ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (1)式中3NH p 和2CO p 分别表示在实验温度下3NH 和2CO 的平衡分压。

又因氨基甲酸铵固体的蒸气压可以忽略，设反应体系达平衡时的总压为p ，则有3NH 23p p =, 2CO 13p p = 代入式(1)式可得3θθ427p K p ⎛⎫= ⎪⎝⎭(2)实验测得一定温度下的反应体系的平衡总压p ，即可按式(2)式算出该温度下的标准平衡常数θK 。

由范特霍夫等压方程式可得θθr m2Δd ln d H K T RT= (3) 式中θr m ΔH 为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常量。

当温度变化范围不大时，可将θr m ΔH 视为常数，对式（3）求积分得θθr mΔln H K C RT=+- (4)通过测定不同温度下分解平衡总压p 则可得对应温度下的θK 值，再以θln K 对1/KT 作图，通过直线关系可求得实验温度范围内的θr m ΔH 。

本实验的关系为：4θ1.89410ln 55.18/KK T -⨯=+由某温度下的θK 可以求算该温度下的标准摩尔吉布斯自由能变θr m ΔGθθr m Δln G RT K =-由θθθr m r m r mΔΔΔG H T S =- 可求算出标准摩尔反应熵变θr m ΔSθθθr m r mr mΔΔΔH G S T-=三、实验装置和药品整套实验装置主要由空气恒温箱（图2.1中虚线框8）、样品瓶、数字式低真空测压仪，等压计，真空泵，样品管、干燥塔等组成，实验装置示意图如图2.1所示。

实验十 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定一、实验目的1. 掌握氨基甲酸铵的制备方法2. 用等压法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，并计算此分解反应的平衡常数3. 根据不同温度下的平衡常数，计算等压反应热效应的有关热力学函数。

二、实验原理干燥的氨和干燥的二氧化碳接触后，只生成氨基甲酸铵。

2 NH 3（g ）+ CO 2（g ） NH 2CO 2NH 4（s ）在一定温度下氨基甲酸铵的分解可用下式表示：243(2((NH COONH NH 2固)气)+CO 气)设反应中气体为理想气体，则其标准平衡常数K 可表达为22[][]co p K P P =3NH p （1） 式中，3NH p 和2co p 分别表示反应温度下NH 3和CO 2的平衡分压，P 为100kPa 。

设平衡总压为p ，则23p =3NH p ；213co p p =代入式（5-22），得到23214()()()3327P P P K P P P == （2）因此测得一定温度下的平衡总压后，即可按式（2）算出此温度的反应平衡常数K 。

氨基甲酸铵分解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。

但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得：ln r m H K C RT -∆=+ （3）式中，r m H ∆为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。

根据式（3），只要测出几个不同温度下的，以ln K 对1/T 作图，由所得直线的斜率即可求得实验温度范围内的r m H ∆。

利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化r m G ∆和标准摩尔熵变r m S ∆：ln r m G RT K ∆=- （4）r m r m r m G H T S ∆=∆-∆ （5）本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。

参看图10-1所示的实验装置。

样品瓶A 和零压计B 均装在空气恒温箱D 中。

实验时先将系统抽空（零压计两液面相平），然后关闭活塞1，让样品在恒温箱的温度t 下分解，此时零压计右管上方为样品分解得到的气体，通过活塞2、3不断放入适量空气于零压计左管上方，使零压计中的液面始终保持相平。

氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、实验目的1.熟悉用等压计测定平衡压力的方法。

2.测定各温度下氨基甲酸铵的分解压力，计算各温度下分解反应的平衡常数K p 及有关的热力学函数。

二、预习要求1.掌握氨基甲酸铵分解反应平衡常数的计算及其与热力学函数间的关系。

2.了解氨基甲酸铵的制备方法。

3.熟悉实验装置图，了解做好实验的关键步骤。

三、实验原理氨基甲酸铵为白色固体，很不稳定，其分解反应式为:NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)+CO 2(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:32NH CO p p p K p p ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(1) 式中，3NH p 、2CO p 分别表示NH 3和CO 2平衡时的分压，其单位为Pa 。

设平衡时总压为p ，由于1molNH 2COONH 4(s)分解能生成2molNH 3(g)和1molCO 2(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2CO p 与3NH p 之和，即：322NH CO p p = 则：3221,33NH CO p p p p == (2) (2)式代入(1)式得：23243327p p p p K p p p ⎛⎫⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭(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：2ln pr m d K H dT RT∆=(4) 式中，T 为热力学温度；r m H ∆ 为标准反应热效应。

当温度在不大的范围内变化时，r m H ∆可视为常数，由(4)式积分得：ln r m pH K C RT ∆'=-+(5) 式中C ′为积分常数。

若以ln p K 对1T 作图，得一直线，其斜率为r m H R ∆- ，由此可求出r m H ∆ 。

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r m H ∆ 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℃。

实验报告 课程名称: 大学化学实验p 实验类型: 中级化学实验实验项目名称: 氨基甲酸铵得分解反应平衡常数得测定同组学生姓名: 无 指导老师 厉刚一、实验目得与要求１、熟悉用等压法测定固体分解反应得平衡压力。

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及有关热力学函数、二、实验内容与原理氨基甲酸铵(NH 2COON Ｈ4)就是就是合成尿素得中间产物,白色固体,不稳定,加热易发生如下得分解反应:NH 2ＣO ＯN Ｈ4(s) ２NH 3(g)＋CO 2(g)该反应就是可逆得多相反应。

若将气体瞧成理想气体,并不将分解产物从系统中移走,则很容易达到平衡,标准平衡常数Ｋp 可表示为:K p =• (1)式中,、分别为平衡时N Ｈ３与CO ２得分压,又因固体氨基甲酸铵得蒸气压可忽略不计,故体系得总压ｐ总为:p 总＝+称为反应得分解压力,从反应得计量关系知=2则有 ＝p 总与＝ｐ总K ｐ＝ (p 总)2 •(p 总) = (２)可见当体系达平衡后,测得平衡总压后就可求算实验温度得平衡常数Ｋp 。

平衡常数Ｋp 称为经验平衡常数。

为将平衡常数与热力学函数联系起来,我们再定义标准平衡常数。

化学热力学规定温度为T 、压力为100kp a 得理想气体为标准态,10０k ｐa 称为标准态压力。

ﻩ、或p 总除以１０0ｋp a 就得标准平衡常数、= ()2 • () = ()3 =温度对标准平衡常数得影响可用下式表示:= (3)式中,△H m 为等压下反应得摩尔焓变即摩尔热效应,在温度范围不大时△H m 可视为常数,由积分得: ln=－+Ｃ(4)作ln －图应得一直线,斜率S=－,由此算得△H m ＝－RS 、反应得标准摩尔吉布斯函数变化与标准平衡常数得关系为:ΔｒG ｍ ＝ － RTln Ｋ(5)用标准摩尔热效应与标准摩尔吉布斯函数变可近似地计算该温度下得标准熵变:Δr S ｍ= (Δr H ｍ －Δr Ｇm ) / Ｔ(6)因此,由实验测出一定温度范围内不同温度T 时氨基甲酸铵得分解压力(即平衡总压),可分别求出标准平衡常数 及热力学函数:标准摩尔热效应、标准摩尔吉布斯函数变化及标准摩尔熵变。

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的分解可用下式表示：24322NH COONH NH CO →↑+↑Kp=P 2 NH3 ×P CO2 （3-1）设反应中气体为理想气体，则其标准平衡常数可表达为322(/)(/)NH CO K p p p p θθθ=A 式中，3NH p 和2co p 分别表示反应温度下NH 3和CO 2的平衡分压，为100kPa 。

设平衡总pθ压为p ，则23p =3NH p ；213co p p =代入式（3-2），得到（3-3）34(/)27K p p θθ=因此测得一定温度下的平衡总压后，即可按式（3-3）算出此温度的反应平衡常数。

氨K θ基甲酸铵分解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。

但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得：（3-4）ln r mp H K C RTθθ∆=-+式中，为该反应的标准摩尔反应焓，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。

根据式r m H θ∆（3-4），只要测出几个不同温度下的，以对1/T 作图，所得直线的斜率即为ln pK θ，由此可求得实验温度范围内的。

/r m H R θ-∆r mH θ∆ 利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化和标准摩尔熵变r m G θ∆：r mS θ∆ （3-5）ln r m p G RT K θθ∆=-（3-6）r m r mr m H G S Tθθθ∆-∆∆= 本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。

参看图3-1所示的实验装置。

样品瓶A 和零压计B 均装在空气恒温箱D 中。

实验时先将系统抽空（零压计两液面相平），然后关闭活塞1，让样品在恒温箱的温度t 下分解，此时零压计右管上方为样品分解得到的气体，通过活塞2、3不断放入适量空气于零压计左管上方，使零压计中的液面始终保持相平。

实验五氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、实验目的1.了解氨基甲酸铵分解反应的基本过程和条件。

2.学习测定化学反应平衡常数的方法及其应用。

二、实验原理氨基甲酸铵在高温下分解，生成氨气和二氧化碳，反应式如下：CH3COONH4 -------> CH3COOH + NH3 ↑+ CO2 ↑由于化学反应的反应率常常与反应物的浓度有关，因此，当反应到达平衡时，反应物浓度和生成物浓度与时间无关，而是保持不变的。

对于上述反应，我们可以用反应平衡常数 Kc 表示为：Kc=[CH3COOH]/[NH3]×[CO2]式中 [CH3COOH]、[NH3]、[CO2] 分别表示平衡时甲酸浓度、氨气浓度和二氧化碳浓度。

通过实验测定在一定的条件下反应平衡时三种物质的浓度，进而计算反应平衡常数Kc 的大小。

三、实验仪器分光光度计、恒温槽。

四、实验材料氨基甲酸铵，稀盐酸，标准二氧化碳水溶液。

五、实验操作1.制备实验物质取适量氨基甲酸铵，加入适量的稀盐酸溶液，搅拌使之完全溶解，取出一部分于恒温槽中进行实验。

(1)实验条件：室温为25℃。

(2)取一定量的标准二氧化碳水溶液，并规定其浓度 C。

(3)将制备好的溶液放置于恒温槽中 5 分钟，使其达到稳态。

(4)取出一部分溶液并放入分光光度计中，测定其吸光度。

(5)用标准二氧化碳水溶液定量向其溶液中滴加一定量的 CO2 溶液，并在每次加入后短时间内在分光光度计中测定剩余未反应的 CO2 的吸光度。

6.收集实验数据记录每次加入二氧化碳水溶液前和每次测定后的实验溶液温度，并记录吸收光度数据。

七、实验注意事项1.实验中所用的各种玻璃仪器要求干燥、清洁，以免影响实验结果。

2.实验操作时应注意防止氨气和二氧化碳溶液造成的刺激。

3.实验过程中应注意一定加入量的二氧化碳水溶液。

八、实验结果与分析1.用分光光度计测定实验溶液中溶质的浓度，并计算出 CO2、NH3、CH3COOH 三种物质的吸收光度。

氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
一．实验目的
1．用静态法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，求算该反应的平衡常数；
2．了解温度对反应平衡常数的影响，由不同温度下平衡常数的数据，计算反应焓变；
3．进一步掌握真空实验技术和恒温槽的调节使用。

实验方法与实验“静态法测定液体得饱和蒸汽压”实验相同。

因本实验所需真空度较高，试漏时要抽气
至真空系统压力p
s <8.5kPa。

三．注意事项
四．思考题
1.如何检测体系是否漏气？
2.为什么要抽净小球泡中的空气？若体系中有少量空气，对实验结果有何影响？
3.如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡？没有平衡就测数据，将有何影响？。

第次课 4 学时实验9 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定一 实验目的1. 掌握一种测定系统平衡压力的方法—等压法；2. 测定不同温度下氨基甲酸铵的分解压力；3. 计算相应温度下该分解反应的标准平衡常数、标准摩尔反应焓变△r H θm 、标准摩尔反应吉布斯函数变△r G θm 及标准摩尔反应熵变△r S θm ；4. 掌握真空泵、恒温水浴、大气压计的使用。

二 实验原理氨基甲酸铵是合成尿素的中间体，白色固体，很不稳定，加热时按下式分解：()()()g CO g NH s COONH NH 23432+⇔ （9.1） 根据化学势判据，分解达到平衡时，反应的标准平衡常数K θ为：()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧=θθθp p p p K COg NH 23.2()()Bp p p CO G NH νθ∑-=23.2()Bp K P νθ∑-= （9.2）式中： P K ()23.2CO G NH p p = （9.3） ()()g CO g NH p p 23,分别为平衡系统中()g NH 3、和()g CO 2的平衡分压；B ν∑为反应式中各气体物质计量系数之和，产物的B ν为正，反应物的B ν为负。

因为一定温度下， 固体物质的蒸气压具有定值，与固体的量无关， 因此，平衡系统中氨基甲酸铵的分压()s COONH NH p 42是常数，与平衡常数合并，故在（9.2）式中不出现。

因为温度不高时，固体物质氨基甲酸铵的分压()s COONH NH p 42<<(),3g NH p ()s COONH NH p 42<<(),2g CO p 系统的总压等于()()g CO g NH p p 23,之和，即：()()g CO g NH p p P 23+=总 （9.4）从化学反应计量式可知，1摩尔()s COONH NH 42分解生成2摩尔()g NH 3和1摩尔()g CO 2，则:(),3g NH p =总p 32； ()g CO p 2=总p 31；将上述关系代入（9.3）式，3227431.32总总总p p p K P =⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛= （9.5）将（9.5）式代入(9.2)式，得标准平衡常数为：()33274-=θθp P K 总 （9.6）因此，化学反应达到平衡时，测量系统的总压强总p , 由总p 计算出P K ，进而计算出标准平衡常数θK 。

实验二氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定1前言1.1实验目的1)用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力。

2)通过测得的分解压力求得氨基甲酸铵分解反应的平衡常数，并计算Δr H ，Δr G (T )，Δr S (T )等与该反应有关的热力学常数。

1.2实验原理氨基甲酸铵（NH 2COONH 4）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。

【1】NH 2COONH 4不稳定，易发生分解反应： NH 2COONH 4(s)?2NH 3(g)+CO 2(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：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡= p p p p K 2CO 23NHp(1) 式中，P NH 、P CO 分别表示反应温度下NH 3和CO 2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 ＝p NH ＋p CO 。

【2】从化学反应计量方程式可知：p p p p 31322CO 3NH ==，(2) 将式(2)代入式(1)得：32p274332⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p p p p p K （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：2m pd ln d RTH TK r∆=(4) 式中，T 为热力学温度；Δr H 为标准反应热效应，R 为摩尔气体常量。

氨基甲酸铵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，Δr H 可视为常数，由(4)式积分得：C RTH Kr +∆-=m pln (C 为积分常数)(5)若以ln K 对1/T 作图，得一直线，其斜率为-Δr H /R 。

由此可求出Δr H 。

并按下式计算T 温度下反应的标准吉布斯自由能变化Δr G ，Δr G ＝－RT ln K (6)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应Δr H 和T 温度下的标准吉布斯自由能变化Δr G ，可近似计算出该温度下的熵变Δr STG H S r r rmm m∆-∆=∆(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K ，Δr H ，Δr G (T )，Δr S (T )。

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体，白色固体，加热易发生如下反应平衡常数表达式为，三实验仪器，试剂，装置图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-90kPa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0.1kPa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 注意事项1.体系必须达到平衡后，才能读取数字压力计的压力差。

2.恒温槽温度控制到正负0.1℃3.玻璃等压计中的封印液一定要选用粘度小、密度小、蒸汽压低，并且与反应体系不发生作用的液体。

六 数据记录及处理室温:17.5℃ 大气压:101.76kPal n K p y1/T由图可知该直线的斜率为(-4.19+7.53）/（3.14-3.34）*10-3= -16.70*103-Δr H m/R=-16.70*103Δr H m=138.86KJ／mol计算25℃时氨基甲酸铵的Δr G m和Δr S mΔr G m=18.59KJ／mol, Δr S m=0.403KJ／mol七实验讨论1 放入空气进入体系时，若多放入空气应怎么处理？答：放入空气过多时，可以升高温度使等压计重新水平，若不行，则须抽真空重新开始。

实验报告课程名称： 大学化学实验P指导老师：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（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得一、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及有关热力学函数。

二、实验内容和原理氨基甲酸铵是是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生如下的分界反应：()()()24322NH COONH s NH g CO g +A A A AA A 该反应是可逆的多相反应。

若将气体看成理想气体，并不将分解产物从系统中移走，则很容易达到平衡，标准平衡常数K 可表示为：322NH CO p p K p p ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭!!!g 系统的总压等于NH 3和CO 2的分压之和，从化学反应计量方程式可知：CO 2分压占总压的1/3，代入上式可得：232143327p p p K p p p ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦总总总!!!!g 系统在一定的温度下达到平衡，压力总是一定的，称为NH 2COONH 4的分解压力。

测量其总压p总即可计算出标准平衡常数K 。

温度对平衡常数的影响：2ln r mH d K dT RT ∆=!!g 温度变化范围不大时，视为常数。

r mH∆!ln r mH K CRT∆=-+!!以对1/T 作图，应为一条直线，从斜率可求得。

ln K !r mH ∆!反应的标准摩尔吉布斯函数变化与标准平衡常数K 的关系为：r mG ∆!ln r m G RT K ∆=-!!用标准摩尔热效应和标准摩尔吉布斯函数变可近似地计算该温度下的标准熵变：r mS ∆!()/r r r m m m S H G T∆=∆-∆!!!因此，由实验测出一定温度范围内不同温度T 时氨基甲酸铵的分解压力（即平衡总压），可分别求出标准平衡常K 及标准摩尔热效应、标准摩尔吉布斯函数变化及标准摩尔熵变。

实验报告课程名称： 中级化学实验 Ⅱ 实验项目名称： 氨基甲酸铵的分解平衡常数测定 指导老师 王永尧 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及有关热力学函数。

二、实验内容和原理氨基甲酸铵(NH 2COONH 4)是是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生如下的分解反应：NH 2COONH 4(s) 2NH 3（g ）+CO 2（g ）该反应是可逆的多相反应。

若将气体看成理想气体，并不将分解产物从系统中移走，则很容易达到平衡，标准平衡常数K p 可表示为：K p =23NH p •2CO p （1）式中，3NH p 、2CO p 分别为平衡时NH 3和CO 2的分压，又因固体氨基甲酸铵的蒸气压可忽略不计，故体系的总压p 总为：p 总＝3NH p ＋2CO p称为反应的分解压力，从反应的计量关系知3NH p ＝22CO p则有 3NH p ＝32p 总和2CO p ＝31p 总 K p = (32p 总)2 •(31p 总) ＝2743总p （2） 可见当体系达平衡后，测得平衡总压后就可求算实验温度的平衡常数K p 。

平衡常数K p 称为经验平衡常数。

为将平衡常数与热力学函数联系起来，我们再定义标准平衡常数。

化学热力学规定温度为T 、压力为100kp a 的理想气体为标准态，100kp a 称为标准态压力。

3NH p 、2CO p 或p 总除以100kp a 就得标准平衡常数。

Φp K = (Φp p 总32)2 • (Φp p 总31) = 274 (Φp p 总)3 = 31510274总p ⨯ 温度对标准平衡常数的影响可用下式表示：dT K d p Φln =2RT H m △ （3）式中，△H m 为等压下反应的摩尔焓变即摩尔热效应，在温度范围不大时△H m 可视为常数，由积分得：ln Φp K =－RTH m △+C （4）作ln Φp K -T 1图应得一直线，斜率S=－RH m △，由此算得△H m =－RS 。

实验十二 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定一、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，并计算反应的标准平衡常数和有关热力学函数。

二、实验原理氨基甲酸铵是白色固体，是合成尿素的中间体，研究其分解反应是具有实际意义的。

氨基甲酸铵很不稳定，易于分解，可用下式表示：243(2((NH COONH NH 2固)气)+CO 气)此复相反应正逆向都很容易进行，若不将产物移去，则很容易达到平衡。

在实验条件下，把反应中的气体均看作理想气体，压力对固体的影响忽略不计，其标准平衡常数可表示为：322()()NH CO p p p K ppθθθ= （1）式中，3NH p 和2CO p 分别表示反应温度下NH 3和CO 2的平衡分压，p θ为100kPa 。

平衡体系的总压p 为3NH p 和2CO p 之和，从上述反应可知：323NH p p =， 213CO p p = 代入式（1）得到：23214()()()3327p p p p K p p pθθθθ== （2）因此，当体系达到平衡后，测定其总压p 即可算出标准平衡常数p K θ。

氨基甲酸铵分解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。

但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得：ln rmp H K C RTθθ=-+ （3）式中，rm H θ为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。

根据式（3），只要测出几个不同温度下的总压p ，以ln p K θ对1/T 作图，由所得直线的斜率即可求得实验温度范围内的rm H θ。

利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化r m G θ和标准摩尔熵变r m S θ：ln r m p G RT K θθ=- （4）r m r m r G H TS θθθ=- （5）本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。

参看图1所示的实验装置。

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NH4COONH4→2NH3 + CO2有上式的方程式得：（平衡常数）K P = P 2NH3*P CO2由于固体NH2COONH4产生的分压很小，可以忽略不计，又因为体系中的NH3和CO2全部是由氨基甲酸铵分解产生的，所以P=P NH3+P CO2由反应方程式可知：P NH3=2P CO2所以P NH3=2/3P , P CO2=1/3P即可以得到Kp0=4/27(P/p0)3因为d(lnKP0)/dT =△rH0m/RT2所以lnKp0= -△rH0m/RT+C若以lnKp0对1/T作图，应为一直线，其斜率为-△rH0m/R，由此可以求出△rH0m。

再根据△rGm0=-RTlnKp0，△rS0m=(rH0m-rG0m)/T可求出△rG0m、△rS0m。

三、实验装置图1-缓冲瓶；2-减压瓶；3-测压仪；4-等压计；5-样品管；6-加热器；7-搅拌器；8-水银接触温度计； 9-1/10刻度温度计； 10、11、12-活塞；四、仪器与药品仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽1套，样品管。

药品：氨基甲酸铵，液体石蜡。

五、实验步骤1.由特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末小心装入干燥的球状样品管中，与已装好液体石蜡的等压计连好（注意不要让液体石蜡进入样品管）2.开动循环水泵，旋转活塞10与体系相通，旋转活塞11与减压瓶2想通，旋转活塞12至三个方向都相通，此时观察到的测压仪数字应不断减小，至低真空测压仪示数为-90℃KPa 以下时,关闭活塞11，检查体系的气密性。

3.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℃。

4.旋转活塞11，抽吸大约1min，把样品管中的空气抽走，然后关闭活塞11。

慢慢旋转活塞13，缓慢放入空气进入体系，使U型等压计液面水平（注意不可使空气进入过快，避免空气进入样品管）。