氨基甲酸銨分解

1、專業(yè)：姓名：沖滬丿、學(xué)實驗報告:地點：: 課程名稱： 大學(xué)化學(xué)實驗（P）指導(dǎo)老師：成績：: 實驗名稱：氨基甲酸鐵分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測定實驗類型：1 一實驗?zāi)康暮鸵?1.熟悉用等壓法測定固體分解反應(yīng)的平衡壓力。：2、掌握克空實驗技術(shù)。3、測定氨基甲酸鐵分解壓力，計算分解反應(yīng)平衡常數(shù)及有關(guān)熱力學(xué)函教。:二實驗內(nèi)容和原理1氨基甲酸g（NH2COONH4）合成尿素的中間產(chǎn)物，白色固體，不穩(wěn)定，加熱易發(fā)生如下的分解：反應(yīng)：裝NH2COONH4（s）2NH； （g） +CO2 （g）該反應(yīng)昱可逆的多相反應(yīng)。若將氣體看成理想氣體，并不將分解產(chǎn)物從系統(tǒng)中移走，則很容易達到 訂 平衡，標(biāo)準平衡常數(shù)Kp可表示為

2、：K尸卩爲(wèi)，Pco：線 :式中，pg pcs分別為平衡時NHj和Cd的分壓，又因固體氨基甲酸鞍的恭氣壓可忽略不計，故體： 系的總壓P總為：p 總=pg + pCOz:稱為反應(yīng)的分解壓力，從反應(yīng)的計量關(guān)系知:=2 pcOi2i:則有PNH、= P總和PCO2 = 一 P總:33 一：0二（亠總）2（1卩總）= p；（2）:3327:可見當(dāng)體系達平衡后，測得平衡總壓后就可求算實驗溫度的平衡常數(shù)匕。1平衡常數(shù)Kp稱為經(jīng)驗平衡常數(shù)。為將平衡常數(shù)與熱力學(xué)函教聯(lián)系起來，我們再定義標(biāo)準平衡常數(shù)。:化學(xué)熱力學(xué)規(guī)定溫度為T、壓力為lOOkp,的理想氣體為標(biāo)準態(tài)，100k“稱為標(biāo)準態(tài)壓力。pNHz 、:pcs或p

3、總除以100k“就得標(biāo)準平衡常數(shù)。:疋二（2 總）2 .（ 1 P& =4（ 總）3=431 （亍品（亍屈）方（廠莎五訂總:溫度對標(biāo)準平衡常數(shù)的影響可用下式表示：:dlnK：/,”|dT = RT（3）丫 式中，T是熱力學(xué)溫度；R為氣體庫爾常量；AHm為該反應(yīng)的標(biāo)準庫爾熱效應(yīng)，在溫度范圉不大時 :Hm可視為常數(shù)，由積分得：1曲二_ 汕+cRT（4）作InK*-丄圖應(yīng)得一直線，斜率S二一仝如，由此算得厶Hm=-RSo卩TR反應(yīng)的標(biāo)準摩爾古市斯函數(shù)變化與標(biāo)準平衡常數(shù)的關(guān)系為：ArGm = - REnK用標(biāo)準摩爾熱效應(yīng)和標(biāo)準摩爾古布斯函數(shù)變可近似地計算該溫度下的標(biāo)準炳變：AtSm=（ArHm -Ar

4、Gm）/ T（6）因此，由實驗測出一定溫度范闈內(nèi)不同溫度T時氨基甲酸級的分解壓力（即平衡總壓），可分別求 出標(biāo)準平衡常教尺熱力學(xué)函數(shù):標(biāo)準摩爾熱效應(yīng)、標(biāo)準摩爾古市斯函數(shù)變化尺標(biāo)準庫爾炳變。等壓計中的封閉液通常選用鄰苯二甲酸二壬酯、硅油或石蠟汕等蒸氣壓小且不與系統(tǒng)中任何物質(zhì)發(fā) 生化學(xué)作用的液體。若它與U形汞壓力計連用時，由于硅汕的密度與汞的密度相差懸殊，故等壓計中 兩液面若有微小的高度差，則可忽略不計。本實驗中采用數(shù)宇式低真空測壓儀測定系統(tǒng)總壓。三、儀器與試劑儀器：等壓法測分壓裝置；敎宇式低真空測壓儀（DPC-2C）；試劑：氨基甲酸鐵（自制）；硅油。四、實驗步驟1）檢漏檢查活塞和氣路，開啟真空泵

5、，抽氣至系統(tǒng)達到一定買空度，關(guān)閉活塞，停止抽氣。觀察教宇式壓 力測量儀的讀數(shù)，判斷是否漏氣，如果在數(shù)分鐘內(nèi)壓力計請數(shù)基本不變，表明系統(tǒng)不漏氣。若有漏氣， 則應(yīng)從泵至系統(tǒng)分段檢查，并用買空汕脂封住漏口，直至不漏氣為止，才可進行下一步實驗。2）測量打開恒溫水浴開關(guān)，設(shè)定溫度為25C。打開真空泵，將系統(tǒng)中的空氣排出，約15min,關(guān)閉旋塞， 停止抽氣。繾慢開啟施塞接通毛細管，小心地將空氣逐漸放入系統(tǒng)，直至等壓計U形管兩臂硅油齊平, 立即關(guān)閉旋塞，觀察硅油面，反復(fù)多次地重復(fù)放氣操作，直至lOmin內(nèi)硅汕面齊平不變，即可讀數(shù)。3）重復(fù)測量再便系統(tǒng)與真空泵相連，在開泵1 -2min后，再打開旋塞。繼續(xù)排氣

6、，約lOmin后，如上操作重新 測定氨基甲酸較分解壓力。如兩次測定結(jié)果壓力差小于200Pa,可進行下一步實驗。4）升溫測量調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為30C,在升溫過程中逐漸從毛細管緩懾放入空氣，使分解的氣體不致于通過 硅油鼓泡。恒溫lOmino晟后至U形管兩臂硅汕面齊平JL保持lOmin不變，即可讀取測壓儀讀教尺恒溫 槽溫度。同法測定35C的分解壓。5）復(fù)原實驗完畢后，將空氣慢慢放入系統(tǒng)，便系統(tǒng)解除克空。關(guān)閉測壓儀。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1. 福廷式氣壓計讀數(shù):溫度： 20.7 cC ；大氣壓：102.25 kPa。氣壓計讀數(shù)的校正：（1） 溫度校正查中級化學(xué)實驗p39表1.12,知溫度在20-21

7、C ,壓力觀測值在101.325103kPa之間時，溫 度校正值為0.346kPao（2）緯度校正本實驗在北緯30 18 38進行，查中圾化學(xué)實驗p40頁表知，得本次實驗換算到緯度45 的大氣壓力校正值為0.136kPao（3）海拔校正本實驗海拔為10米，海拔所港成的大氣壓誤差可忽略不計。晟終結(jié)果：p= 102.25kPa-0.346kPa-0.136kPa= 101.77kPa分解壓的計算：p分幫壓二p農(nóng)正| pt堀|3標(biāo)準平衡常數(shù)K的計算:02. 分解反應(yīng)的測量救據(jù)尺標(biāo)準平衡常數(shù)K見表1。表1氨基甲酸錢分解壓記錄表溫度測壓儀讀數(shù)/kPa分解壓/kPaK61*t/CT/K1i25298.15

8、0.00335490.4311.340.000216-8.4400425298.150.00335490.4611.310.000214-8.4479930303.150.00329985.3116.460.000661-7.3222535308.150.00324578.3723.40.001898-6.2668403.作InK -1/T圖，結(jié)果見圖1精品圖1 InK-M 1/T的關(guān)系斜率為=-20041 K= - 20041K ( - R) = 20041K 8.314J/(mo/ K) = 166.62kJ/mol（28.31出/（m。八K）,見無機及分析化學(xué)）QQ4.計算25C時氨基甲

9、酸級分解反應(yīng)的及性gg Gm = RTlnK 二 一 8.314J/(mo/ K) x 298.15K x ( 一 8.44004) = 20.92kJ/mol= glUe /T = (166.62kJ/mol - 20.92kJ/mol) /298.15K = 0.4887kJ/ (mol-K)六、實驗結(jié)果與分析本實驗測得：氨基甲酸鞍分解反應(yīng)在25C下的標(biāo)準平衡常數(shù)為0.000215;氨基甲酸鐵分解反應(yīng)的標(biāo)準摩爾熱效應(yīng)亠伙=166.62kJ/mol.氨基甲酸鐵分解反應(yīng)的標(biāo)準庫爾古市斯函數(shù)變化亠務(wù)，=20.92kJ/mol.氨基甲酸鐵分解反應(yīng)的標(biāo)準= 0.4887RJ/ （mol-K）。找不到

10、氨基甲酸較分解反應(yīng)的標(biāo)準摩爾熱效應(yīng)等數(shù)據(jù)的文就值，有未知來源的氨基甲酸鞍分解反應(yīng)的標(biāo)Q準摩爾熱效應(yīng)Hm= 159.32kJ/molo七、討論與心得1. 分解壓的含義，氨基甲酸鐵分解反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng)？分解壓昱化合物分解時分解產(chǎn)物和化合物產(chǎn)生的總壓力。氨基甲酸較分解反應(yīng)屬固體分解為氣體的 呎熱的反應(yīng)。2. 怎樣測定氨基甲酸鞍的分解壓力？ U型管的壓力來自何處？本實驗測定氨基甲酸的分解壓力使用的昱自動氣壓計，將氣壓計與密閉系統(tǒng)連接，便可直接讀數(shù)。 通過通入細微氣體調(diào)節(jié)U形管內(nèi)硅油左右液面相平來達到系統(tǒng)氣壓相等，然后測量。U型管的壓力來自于兩測壓口的氣體壓力墮。3. U如何判斷氨基甲酸鐵分解巳

11、達平衡？沒有平衡就測數(shù)據(jù)，將有何影響？等壓計U形管兩臂硅汕面10分鐘內(nèi)齊平不變，則分解巳達平衡。沒有平衡就測數(shù)據(jù)，壓力將偏小, 平衡系數(shù)偏小。4. 等壓計（U型管）封閉液如何選用？等壓計密封液必須是高沸點的，比重適宜，蒸氣壓小，不會和反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的，無腐蝕性且指示 明顯的。5. 引起誤差的原因？有：（1）系統(tǒng)溫度的波動；（2）反應(yīng)沒有平衡就測數(shù)據(jù)；（3）系統(tǒng)漏氣；（4） U形管兩臂硅汕而不 平齊（5）開始抽宜空時，留有殘余空氣等6. 樣品與封閉液之間（小球泡）為什么要抽成更空，如果混入空氣會怎樣？我們需要測定的是純粹的反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的壓力，所以空氣排除得越干凈，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果就越準 確。如果系統(tǒng)中有少量空氣，得到的煞氣壓數(shù)據(jù)就會侷大，平衡常數(shù)就會偏大。所以如果反應(yīng)體系漏入 空氣（有氣泡進入），則必須重新抽完全重新做。實驗心得：本次實驗中，我遇到的操作上的難點昱調(diào)整U型管硅汕，便其中沒有氣泡留下，這昱一個比較麻 煩的操作，在不斷抽氣和進氣的過程中，尋找氣泡移動的規(guī)律，晟后調(diào)整到U型管中氣泡完全排走。在用