實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨熱分解 (1)

1、實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 1. 測(cè)定氨基甲酸銨的分解壓力，并計(jì)算相應(yīng)溫度下氨測(cè)定氨基甲酸銨的分解壓力，并計(jì)算相應(yīng)溫度下氨基甲酸銨分解反應(yīng)的基甲酸銨分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K 及及2525下的熱力下的熱力學(xué)函數(shù)改變量學(xué)函數(shù)改變量rHm, rGm 及及rSm。 2. . 熟悉用熟悉用等壓法測(cè)定等壓法測(cè)定平衡壓力的特點(diǎn)平衡壓力的特點(diǎn)。 3了解有氣相產(chǎn)生的多相平衡體系的研究方法。了解有氣相產(chǎn)生的多相平衡體系的研究方法。 4掌握中溫控制與測(cè)量技術(shù)及低真空系統(tǒng)的操作技術(shù)。掌握中溫控制與測(cè)量技術(shù)及低真空系統(tǒng)的操作技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理 氨基甲

2、酸銨很不穩(wěn)定，加熱易分解，其分解反應(yīng)為：反應(yīng)為多相反應(yīng)，在封閉體系中達(dá)到平衡時(shí)：反應(yīng)為多相反應(yīng)，在封閉體系中達(dá)到平衡時(shí)：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) （1 1） NH2COONH4(s) = 2NH3(g) + CO2(g) ppppaKCOONHNH)CO()NH(122342實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定CH6N2O2, 室溫下略有揮發(fā), 59時(shí)分解為氨及二氧化碳.式中：式中：p(NH3)和和p(CO2)分別表示分別表示NH3和和CO2的平衡分壓的平衡分壓，在，在一定溫度下，純固體和純液體的活度均為一定溫度下，純固體和純液體的活度均為1。因此，上式簡(jiǎn)。因此，上

3、式簡(jiǎn)化為：化為： （2）由于固體由于固體NH2COONH4的飽和蒸汽壓很小，所以的飽和蒸汽壓很小，所以當(dāng)體系中沒(méi)當(dāng)體系中沒(méi)有其他氣體時(shí)有其他氣體時(shí)，則，則平衡體系的總壓平衡體系的總壓P ：實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定ppppK)CO()NH(223P = p(NH3) + p(CO2)233(NH )pp123(CO )pp； 3274 ppK總當(dāng)溫度變化不大時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)當(dāng)溫度變化不大時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)， rHm可近似視為?？山埔暈槌?shù)，則：數(shù)，則： （3）其中其中C為積分常數(shù)。為積分常數(shù)。實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常

4、數(shù)的測(cè)定CRTHKmrln以以LnK對(duì)對(duì)1/T作圖，得一直線，由斜率可求得作圖，得一直線，由斜率可求得 rHm。 再用下式再用下式求出反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化求出反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 rG m 及標(biāo)準(zhǔn)熵變及標(biāo)準(zhǔn)熵變 rS m 。TGHmrmr rG m = -RT lnK rS m 實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定三、等壓法測(cè)氨基甲酸銨分解壓力裝置平衡閥1平衡閥2進(jìn)氣閥U型等壓計(jì)型等壓計(jì)四 實(shí)驗(yàn)步驟 系統(tǒng)檢漏：系統(tǒng)檢漏：在不加熱的情況下，抽真空至在不加熱的情況下，抽真空至-93 KPa后，關(guān)閉系統(tǒng)觀察，后，關(guān)閉系統(tǒng)觀察，5 min內(nèi)壓力變化不超過(guò)內(nèi)壓力變化不超過(guò)0.5

5、KPa即可。即可。 裝樣：裝樣：打開(kāi)氨基甲基銨分解反應(yīng)平衡常數(shù)測(cè)定儀上端的加樣口蓋，加打開(kāi)氨基甲基銨分解反應(yīng)平衡常數(shù)測(cè)定儀上端的加樣口蓋，加入一定量的氨基甲基銨。（記錄室溫和大氣壓）。入一定量的氨基甲基銨。（記錄室溫和大氣壓）。（上述檢漏和裝樣實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)準(zhǔn)備好，只需記錄室溫和大氣壓）（上述檢漏和裝樣實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)準(zhǔn)備好，只需記錄室溫和大氣壓）3. 3. 抽空：抽空：3.1 3.1 打開(kāi)平衡閥打開(kāi)平衡閥1 1、平衡閥、平衡閥2 2、進(jìn)氣閥、進(jìn)氣閥3.2 3.2 打開(kāi)測(cè)定儀，使壓力單位調(diào)為打開(kāi)測(cè)定儀，使壓力單位調(diào)為KPaKPa，按置零鍵置零。，按置零鍵置零。3.3 3.3 關(guān)閉平衡閥關(guān)閉平衡閥2, 2

6、, 打開(kāi)真空泵打開(kāi)真空泵, , 抽至抽至-94 KPa后后, 關(guān)閉進(jìn)氣閥關(guān)閉進(jìn)氣閥, 關(guān)閉真空泵。關(guān)閉真空泵。 （真空泵開(kāi)關(guān)注意事項(xiàng)）（真空泵開(kāi)關(guān)注意事項(xiàng)）3.4 再次檢漏再次檢漏實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定4. 4. 測(cè)量：測(cè)量：4.14.1 關(guān)閉平衡閥關(guān)閉平衡閥1 1，緩慢打開(kāi)平衡閥，緩慢打開(kāi)平衡閥2 2放入空氣，觀察放入空氣，觀察U U型管兩端液面相等，型管兩端液面相等，關(guān)閉平衡閥關(guān)閉平衡閥2 2。5 5分鐘液面保持不變，記錄溫度和分鐘液面保持不變，記錄溫度和壓力壓力讀數(shù)讀數(shù)（室溫室溫測(cè)一測(cè)一個(gè)）個(gè)）。4.4.2 2 設(shè)置溫度。按置數(shù)設(shè)置溫度。按置數(shù)/

7、 /工作鍵，使指示燈調(diào)到置數(shù)狀態(tài)，然后按工作鍵，使指示燈調(diào)到置數(shù)狀態(tài)，然后按1010調(diào)調(diào)節(jié)十位溫度，節(jié)十位溫度，1 1調(diào)節(jié)個(gè)位溫度，調(diào)至所需溫度。設(shè)置完畢后，按置數(shù)調(diào)節(jié)個(gè)位溫度，調(diào)至所需溫度。設(shè)置完畢后，按置數(shù)/ /工作鍵進(jìn)入工作狀態(tài)。（加熱時(shí)可用強(qiáng)檔，當(dāng)加熱到與設(shè)定溫度差工作鍵進(jìn)入工作狀態(tài)。（加熱時(shí)可用強(qiáng)檔，當(dāng)加熱到與設(shè)定溫度差1 1 2 2度時(shí)改用弱檔）。待恒溫后用平衡閥度時(shí)改用弱檔）。待恒溫后用平衡閥2 2放氣調(diào)平，測(cè)定方法同上，共做放氣調(diào)平，測(cè)定方法同上，共做4 4組組( (30, 35, 40, 45 30, 35, 40, 45 o oC C) )。4.3 打開(kāi)平衡閥打開(kāi)平衡閥2

8、2、平衡閥、平衡閥1 1和進(jìn)氣閥和進(jìn)氣閥, ,將空氣緩慢放入系統(tǒng)，使系統(tǒng)解除將空氣緩慢放入系統(tǒng)，使系統(tǒng)解除真空真空, ,關(guān)閉測(cè)定儀電源關(guān)閉測(cè)定儀電源, ,實(shí)驗(yàn)結(jié)束實(shí)驗(yàn)結(jié)束. .實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定五五 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定1. 1. 數(shù)據(jù)列表：數(shù)據(jù)列表： 室溫：室溫： 氣壓：氣壓： 100.03 kPa溫度溫度/壓力計(jì)讀數(shù)壓力計(jì)讀數(shù)/kPa系統(tǒng)平衡總壓系統(tǒng)平衡總壓/kPaKlnK1/T/10-3K)xxxxxx-88.9311.100.000203-8.502 xxxxx實(shí)驗(yàn)五 氨基甲酸銨分

9、解平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨分解平衡常數(shù)的測(cè)定2.2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)lnK對(duì)對(duì)1/T作圖，并計(jì)算此反應(yīng)作圖，并計(jì)算此反應(yīng)的的 rHm：LnKLnK -1/T-1/T關(guān)系圖關(guān)系圖3、計(jì)算、計(jì)算25時(shí)氨基甲酸銨的時(shí)氨基甲酸銨的 rGm 和和rSm良好的良好的密封性密封性是實(shí)驗(yàn)成功的前提，要依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中的方是實(shí)驗(yàn)成功的前提，要依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中的方法仔細(xì)檢查氣密性。法仔細(xì)檢查氣密性。溫度溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響很大，要保證溫度變化幅度不超過(guò)對(duì)平衡常數(shù)的影響很大，要保證溫度變化幅度不超過(guò)0.1。抽空時(shí)一定要保證排凈小球內(nèi)的空氣。抽空時(shí)一定要保證排凈小球內(nèi)的空氣。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，放入空氣的操作要緩慢放入空氣的操作要緩慢，以免空氣穿過(guò)等壓，以免空氣穿過(guò)等壓管中液柱進(jìn)入平衡體系中，這是保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的重要管中液柱進(jìn)入平衡體系中，這是保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的重要操作之一。若空氣進(jìn)入樣品管，則得到的蒸汽壓數(shù)據(jù)就會(huì)操作之一。若空氣進(jìn)入樣品管，則得到的蒸汽壓數(shù)據(jù)就會(huì)偏大，平衡常數(shù)就會(huì)偏大。偏大，平