氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定

氨基甲酸铵分解平衡常数测定
物理化学实验室
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本实验是化学平衡研究中的一个经典实 验。通常化学平衡实验的基本原则是：在一定 条件下，当系统达到化学平衡时，存在一个平 衡常数。因而，只要在系统达到化学平衡后， 对平衡系统的温度、压力、组成进行测量，则 由测量结果可计算反应的表观平衡常数。根据
o G 热力学原理可以导出平衡系统的 r m o Ho r S , m r , m
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四、实验步骤
1. 将三通活塞旋至两通位置，使数字式低真空测压仪与 大气相通，预热10分钟后按置零键，使测压仪示值为 零，将单位转换开关打到kPa。 2. 打开活塞1，关闭其余所有活塞；启动真空泵，再缓缓 打开活塞4、5，并将三通活塞缓缓旋至测压仪仅与测 压系统相通而与大气不通，使系统逐步抽真空；约5分 钟后，关闭活塞5、4。 3. 关闭活塞1，氨基甲酸铵分解速度加快，零压计右液面 开始下降，出现了压差。为了消除零压计中的压差， 维持零压，先将活塞3旋转180度，使空气进入毛细管 E，再将活塞2旋转180度，此时毛细管E中的空气经过 缓冲管G降压后进入零压计左管上方。如此反复操 作，直至零压计中液面基本相平。
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4.调节空气恒温箱温度为25.0±0.3℃（系统加热前应先 打开恒温箱内的风机。升温时加热电压为180V左右， 恒温时电压为50～100V左右。因为空气热容较小，所 以恒温精度要求为±0.3℃。) 5. 随着温度升高，零压计中右液面不断降低。按照步骤3 所述方法反复操作活塞2、3（若空气放入过多导致左 液面低时亦可按照同样方法操作活塞4、5），最终使 零压计中左右液面完全相平，且在所设定温度下不随 时间而改变，则证明氨基甲酸铵分解已达平衡，记录 下测压仪所显示的平衡总压差Δp。 6. 将空气恒温箱分别调到30℃、35℃、40℃，同上述实 验步骤操作，记录各温度下平衡总压差。 7. 先打开活塞6通大气，然后关闭真空泵。记录实验室当 前大气压。

实验名称 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定一、实验目的1、掌握空气恒温箱的结构原理及其使用。

2、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)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 3、p CO 2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。

体系总压p ＝p NH 3＋p CO 2p 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'mpln C RTH K r +∆-= (5)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 (6)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∆-∆=∆ (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 Ө p ，Δr H Ө m ，Δr G Ө m (T )，Δr S Ө m (T )。

三、实验仪器、试剂仪器：循环水泵，低真空数字侧压仪，等压计，恒温槽一套，样品管。

试剂：氨基甲酸铵，液体石蜡四、实验步骤1、在干燥的球状样品管装入氨基甲酸铵粉末，与已装好液体石蜡的等压计连好，使之形成液封，再按图示装好。

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。

实验环境：确保 实验环境干净整 洁，没有尘埃和 杂物。
安全措施：确保 实验人员佩戴好 安全眼镜、实验 服等安全防护用 品。
实验操作流程
准备实验 器材和试 剂，确保 实验环境 安全
按照实验 步骤组装 实验装置， 确保气密 性良好
称取一定 量的氨基 甲酸铵样 品，放入 反应器中
开启加热 装置，使 反应温度 逐渐升高 至指定温 度
响规律。
Part Five
实验注意事项
安全注意事项
实验操作人员必 须经过专业培训， 熟悉实验操作流 程和注意事项。
实验过程中要穿 戴好防护眼镜、 实验服和化学防 护手套等个人防 护用品。
实验过程中要保 持室内通风良好， 避免长时间吸入 有害气体。
实验结束后要及 时清理实验现场， 确保实验室安全 卫生。
平衡常数的计算方法：根据实验数据，通过平衡时各组分浓度的测量，利用平衡常数的定义 进行计算。
平衡常数的物理意义：表示在一定温度下，可逆反应自发进行的方向和程度。
平衡常数的影响因素：温度、反应物和产物的浓度、压强等。
实验原理概述
氨基甲酸铵分解反 应是可逆反应，平 衡常数用于描述反 应的平衡状态。
实验通过测定反应 过程中各组分的浓 度变化，计算平衡 常数。
氨基甲酸铵分解反应平 衡常数的测定实验
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目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 实 验 原 理
03 实 验 步 骤
04 实 验 结 果 与 讨 论
05 实 验 注 意 事 项
06 实 验 思 考 题
Part One
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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℃。

放空气于系统中，取下小球泡。用特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末装入另一只盛样小
3、 测量。
球泡中，乳胶管连接小球泡和等压计，并用金属丝扎紧乳胶管两端。 （实验中已装好） 打开恒温水浴开关，设定温度为 25℃。打开真空泵，将系统中的空气排出，约
15min，关闭旋塞，停止抽气。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 形管两臂硅油齐平，立即关闭旋塞，观察硅油面，反复多次地重复放气操 作，直至 10min 内硅油面齐平不变，即可读数。
（Van't Hoff）在这一方面也做了一定的贡献。首先，霍斯特曼在研究氯化铵的升华过程中 发现，在热分解反应中，其分解压力和温度有一定的关系，符合克劳修斯-克拉佩龙方程 （Clausius–Clapeyron relation） ：
dP Q dt T V ' V
其中 Q 代表分解热， V 、 V ' 代表分解前后的总体积。 于是范霍夫依据上述方程式导出的下式：
二、 实验原理[6]
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解反 应：
2 NH 3 g CO 2 g NH 2COONH 4 s
则很容易达到平衡，标准平衡常数 K可表示为：
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，
解释化学反应的方向性（也是氧弹量热学的创始人） 。他们认为，反应热是反应物化学亲合 力的量度，每个简单或复杂的纯化学性的作用，都伴随着热量的产生。M.贝特洛更为明确 地阐述了与这相同的观点，并称之为“最大功原理” ，史称“汤姆森-贝特洛原理”
（Thomsen-Berthelot principle） 。他认为任何一种无外部能量影响的纯化学变化，向着产生 释放出最大能量的物质的方向进行。他认为有以下关系：

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。

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。

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 m ΔΔΔG 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所示。

氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定宁波⼯程学院物理化学实验报告专业班级化⼯095 姓名陈茜茜序号 09402010501 同组姓名孙彬芳、黄云指导⽼师蒋仲庆、罗利娟实验⽇期 2011.3.16实验名称实验三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⽩⾊固体，很不稳定，其分解反应为：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: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（1）式得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 CRT -?=+（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（5-24），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 ?=- （5-25） r m r m r m G H T S ?=?-? （5-26）三、实验仪器、试剂仪器：循环⽔泵、低真空数字测压仪、等压计、恒温槽、样品管试剂：氨基甲酸铵、液体⽯蜡实验装置图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、13——活塞四、实验步骤 1．搭好装置。

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： 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 。

五、实验数据记录和处理 室温：T=（18.0 ℃+18.0 ℃）/2=18.0 ℃大气压：（83.44 Kpa +83.46 Kpa ）/2=83.45 Kpa表1 数据记录六、实验结果与分析图1 ln K Θ~ 1/T如图斜率为 -20125，得标准反应摩尔焓变r m H Θ∆= -20125×﹙-8.314﹚= 相对误差=（167.319-155.380）/167.319=7.14%误差分析：1. 由于NH 2COONH 4易吸水，故在制备及保存时使用的容器都应保持干燥。

若NH 2COONH 4吸水，则生成（NH 4）2CO 3和NH 4HCO 3，就会给实验结果带来误差。

2. 系统气密性不是很好，刚开始检漏时，测压仪读数只能在两分钟内基本不变。

3. 系统中有少量空气，得到的蒸汽压数据就会偏大，平衡常数就会偏大。

4.恒温槽温度在微小范围内波动，影响可忽略不计。

3.由于视觉误差，U 型管中液面不能完全保持等高不变。

思考题1.如何检查系统是否漏气?答：关闭真空泵，关闭阀门，10min 后，若数字式低真空测压仪读数基本不变，则表示系统不漏气。

2.为什么一定要排净小球中的空气?答：测定的是纯粹的反应产生的气体的压力，所以空气排除得越干净，得到的数据结果就越准确。

3.如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡?答：U 型等压计两臂的液面无论是否等高，在一定的时间内，液面不再变化就表示反应体系已达平衡。

4.在实验装置中安装缓冲瓶的作用是什么?答：防止开泵，关闭泵时体系的真空度上升或下降太猛而损坏设备。

5. 和两者有何不同?答：后者是标准平衡常数，前者是非标准平衡常数。

后者的量纲唯一，前者的量纲取决于平衡常数的表达式。

后者是根据标准热力学函数算得的平衡常数；而前者是用平衡时生成物对反应物的压力熵表示的平衡常数。

322p NH CO K p p=32NH CO p p p K p P ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦。

实 验 装 置
恒温箱
实验步骤
• 1. 打开1、4、5，开启真空泵抽真空（真空 泵至最后一位同学做完才可关闭），至压差 计显示-100左右，关闭1、4、5。 • 2. 调节温度计使空气恒温箱为25± 0.3℃ • 3.氨基甲酸铵分解，右管液面降低，左管升 高，此时将3和2分别快速旋转180度，（注 意：不能同时打开2和3,），直至左右管液面 相平。读取压差计上的数值。 • 4.分别测30、35、40 ℃下的压差。 • 5.实验结束，先打开6通大气才能关真空泵
气压计读数校正 ① 温度校正：
( )t t pt 1 t
② 重力加速度及气压计
本身的误差校正：
p = p t - t -
数据处理
0.0001631 t pt p pt t t 1 0.0001815 t p 102.81 kPa 校正后
35.0 -81.69 21.12
3
40.0 -71.94 30.87
3
4.9519×10 1.3272×1024.16 -9.9131 0.003411 22.13 -8.9273 0.003354
1.3957×10- 4.3582×1016.84 -6.5744 0.003245 14.15 -5.4357 0.003193
等与标准平衡常数之间的关系，即
o H o T S o RT ln K o r Gm r m r m
2
实验目的
– 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。
– 掌握空气恒温箱的结构原理及其使用。
实验原理
NH 2COONH4 (固体) 2NH 3 (气) CO2 (气)

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 )。

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。