基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定.doc

宁 波 工 程 学 院
物理化学试验汇报

专业班级 姓名 序号
同组姓名 指导老师 试验日期 .3.16
试验名称 试验三 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数测定

一、 试验目
1. 掌握测定平衡常数一个方法。
2. 用等压法测定氨基甲酸铵分解压力并计算分解反应相关热力学常数。
二、 试验原理
氨基甲酸铵分解可用下式表示:

Kp=P2 NH3 ×P CO2 （3-1）
未达成平衡时体系总压为p, 则:
PNH3=, PCO2=
(3-2)
体系达成平衡后: 温度对平衡常数定量关系为:
(3-3)
式中, 为该反应标准摩尔反应焓, R为摩尔气体常数, C为积分常数。依据式（3-3）, 只要测出多个不一样温度下, 以对1/T作图, 所得直线斜率即为, 由此可求得试验温度范围内。
利用以下热力学关系式还能够计算反应标准摩尔吉氏函数改变和标准摩尔熵变:
(3-4)
(3-5)

三、 试验仪器和试剂
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。
3. 装置

等压法测氨基甲酸铵分解压装置图
四、 试验步骤
1
读出大气压和室温。
2
恒温槽中加水至没过样品管和等压计, 打开恒温水浴开关, 设定温度为25℃, 将真空测压仪置零。
3
旋转活塞11, 抽吸大约1分钟, 把样品管中空气抽走, 然后关闭活塞11。慢慢旋转活塞13, 慢慢放入空气进入体系, 使U型等压计液面水平（注意: 切不可使空气进入过快, 避免空气进入样品管）。若1分钟内保持液面水平不变, 记下低真空测压仪读数, 0.1kpa之内, 则可改变温度, 继续进行试验; 若第二次结果偏差较大, 说明第一次空气没有抽净, 应在反复一次。若平衡保持不住, 可检验是否有漏气地方。
4
打开恒温槽上设置开关, 设置温度比上一个温度高5℃。测定方法同上, 共做25℃、 30℃、 35℃、 40℃、 45℃, 共5组。
5
当5组数测完后, 关闭活塞13, 使活塞12与样品管断开预防液体倒吸保护剩下氨基甲酸铵。将测压仪NH3和CO2抽净, 关闭活塞11, 使活塞10放空后方可关泵。

五、 试验数据统计与处理
表一:

室温/℃
大气压（试验前）
/kPa
大气压（试验后）/kPa
数值
16.9
101．38
101.46
平均值
16.9
101.42

表二:
t/℃
1/T (K-1)
真空度ΔP/(KPa)
分解压
P/(KPa)
KpΘ
lnKpΘ
25
0.00335
-89.51
11.91
2.41×10-4
-8.33
30
0.00330
-84.85
16.57
6.48×10-4
-7.34
35
0.00325
-77.99
23.43
1.83×10-3
-6.25
40
0.00319
-68.54
32.88
5.06×10-3
-5.29
45
0.00314
-55.80
45.62
1.35×10-2
-4.31

lnKpΘ对1/T (K-1)曲线图

(1) 所得直线斜率B=-19010.66856, 截距A=55.40463;
即=-19010.66856;
所以△rHmΘ=158.05 kJ/mol;
查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解△rHm Θ=159.32kJ/mol
相对误差=（测量值-真实值）/真实值=(158.05-159.32)/ 159.32×100%=-0.80%

(2) 计算25℃时△rGmΘ
依据（3-4）式 可求出△rGmΘ;
已知25℃时T=298.15K, ln KpΘ=-8.33, 所以
△rGmΘ=-8.314 ×298.15×(-8.33)=20.649 kJ/mol
同理可得:
30℃时, △rGmΘ=18.500 kJ/mol
35℃时, △rGmΘ=16.012 kJ/mol
40℃时, △rGmΘ=13.773 kJ/mol
45℃时, △rGmΘ=11.400 kJ/mol

(3) 计算△rSmΘ
依据式（3-5）,
25℃时 T=298.15K △rHmΘ=158.05 kJ/mol;
=（158.05-20.649)/ 298.15=460.85 J/mol∙K
同理可得:
30℃时, △rSmΘ=460.33 J/mol∙K
35℃时, △rSmΘ=460.94 J/mol∙K
40℃时, △rSmΘ=460.73 J/mol∙K
45℃时, △rSmΘ=460.95 J/mol∙K

六、 结果与讨论
结果:

△rHmΘ
kJ/mol
△rGmΘ
kJ/mol
△rSmΘ
J/mol∙K
△rHmΘ相对误差
25℃
158.05
20.649
460.85
-0.80%
30℃
18.500
460.33
35℃
16.012
460.94
40℃
13.773
460.73
45℃
11.400
460.95

讨论:
试验存在一定误差, 误差原因可能为:
1. 因为石蜡粘性大, 在试验时左右液面移动时较缓慢, 在还没有完全稳定时进行读数存在误差。
2. 因为球形U型管本身略有倾斜, 在测量过程中对U型测压计两端液面水平判定存在视差,从而产生误差。
3. 在计算过程中数据处理及小数点舍取也直接影响了细小误差。
4. 测定过程中可能反应没有完全达成平衡就去读数了, 恒温槽中温度波动有点大, 造成数据不正确。
注意事项:
1. 体系必需达平衡后, 才能读取U型压力计压力差。
2. 恒温槽温度控制到±0.1℃
3. 玻璃等压计中封闭液一定要选择粘度小、 密度小、 蒸气压低, 而且与反应体系不发生作用液体。