氨基甲酸銨分解

專業(yè)： 姓名： 湖戸乂唆實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào) : 日期： : 課程名稱： 大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(P) 指導(dǎo)老師： 成績： I實(shí)驗(yàn)名稱:氨基甲酸錢分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測定 實(shí)驗(yàn)類型： : 一、實(shí)驗(yàn)?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、掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)。丨 3、測定氨基甲酸錢分解壓力，計(jì)算分解反應(yīng)平衡常數(shù)及有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)?？偠?、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理I 氨基甲酸錢(NHzCOONHd是是合成尿素的中間產(chǎn)物，白色固體，不穩(wěn)定，加熱易發(fā)生如下的分解反應(yīng):I NH2COONH4(s) 55==-2NH3(g)+CO2(g)j 該反應(yīng)是可逆的多相反應(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(dá)到|平衡，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)仏可表示為：： kf 心 ? PcozI⑴：式中，PNH、、卩8,分別為平衡時(shí)耐3和C02的分壓，又因固體氨基甲酸鈴的蒸氣壓可忽略不計(jì)，故體系: 的總壓P總為：: P總=pNH\+pcoz! 稱為反應(yīng)的分解壓力，從反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系知IJW

則IJW

則KP=(ZpJ?(Ip總)=—pl (2)3 3 27 "可見當(dāng)體系達(dá)平衡后，測得平衡總壓后就可求算實(shí)驗(yàn)溫度的平衡常數(shù)Kpo平衡常數(shù)《稱為經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)。為將平衡常數(shù)與熱力學(xué)函數(shù)聯(lián)系起來，我們?cè)俣x標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。化學(xué)熱力學(xué)規(guī)定溫度為T、壓力為100kpa的理想氣體為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，100kp.稱為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力。卩沖、、pco.或P總除以100kp3就得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。

溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響可用下式表示:dlnK：dT=△汕RT' (3)式中，T是熱力學(xué)溫度；R為氣體摩爾常量；△出為該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)，在溫度范圍不大時(shí)△出2卩總）2.32卩總）2.3p①(雖)=±3p① 27427xl015可視為常數(shù)，由積分得:△乩~RT(4)△乩~RT(4)作InK?-丄圖應(yīng)得一直線，斜率S二一仝色，由此算得厶Hn=-RSoTOC\o"1-5"\h\z"T R反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系為:△6=-R「nK （5）用標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變可近似地計(jì)算該溫度下的標(biāo)準(zhǔn)矯變：△「SF（ArH?-ArG?/T ⑹因此，由實(shí)驗(yàn)測出一定溫度范圍內(nèi)不同溫度T時(shí)氨基甲酸錢的分解壓力（即平衡總壓），可分別求出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及熱力學(xué)函數(shù):標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化及標(biāo)準(zhǔn)摩爾炳變。等壓計(jì)中的封閉液通常選用鄰苯二甲酸二壬酯、硅油或石蠟油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(jì)連用時(shí)，由于硅油的密度與汞的密度相差懸殊，故等壓計(jì)中兩液面若有微小的高度差，則可忽略不計(jì)。本實(shí)驗(yàn)中采用數(shù)字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；數(shù)字式低真空測壓儀（DPC-2C）；試劑：氨基甲酸錢（自制）；硅油。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1）檢漏檢查活塞和氣路，開啟真空泵，抽氣至系統(tǒng)達(dá)到一定真空度，關(guān)閉活塞，停止抽氣。觀察數(shù)字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(jì)讀數(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，并用真空油脂封住漏口，直至不漏氣為止，才可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。2)測量打開恒溫水浴開關(guān)，設(shè)定溫度為259。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。緩慢開啟旋塞接通毛細(xì)管，小心地將空氣逐漸放入系統(tǒng)，直至等壓計(jì)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Wmin內(nèi)硅油面齊平不變，即可讀數(shù)。重復(fù)測量再使系統(tǒng)與真空泵相連，在開泵1-2min后，再打開旋塞。繼續(xù)排氣，約10min后，如上操作重新測定氨基甲酸錢分解壓力。如兩次測定結(jié)果壓力差小于200Pa,可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。升溫測量調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為309,在升溫過程中逐漸從毛細(xì)管緩慢放入空氣，使分解的氣體不致于通過硅油鼓泡。恒溫10mino最后至U形管兩臂硅油面齊平且保持10min不變，即可讀取測壓儀讀數(shù)及恒溫槽溫度。同法測定35°C的分解壓。復(fù)原實(shí)驗(yàn)完畢后，將空氣慢慢放入系統(tǒng)，使系統(tǒng)解除真空。關(guān)閉測壓儀。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理福廷式氣壓計(jì)讀數(shù)：溫度： C；大氣壓： kPao氣壓計(jì)讀數(shù)的校正：溫度校正查《中級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》P39表，知溫度在20~21°C,壓力觀測值在~103kPa之間時(shí)，溫度校正值為。緯度校正本實(shí)驗(yàn)在北緯30°18,38〃進(jìn)行，查《中級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》p40頁表知，得本次實(shí)驗(yàn)換算到緯度45°的大氣壓力校正值為。海拔校正本實(shí)驗(yàn)海拔為10米，海拔所造成的大氣壓誤差可忽略不計(jì)。最終結(jié)果：p佼正二分解壓的計(jì)算：P分解壓=P校正-1P讀融I標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)八的計(jì)算：Ke=畝(譽(yù)'分解反應(yīng)的測量數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K令見表仁表2氨基甲酸錢分解壓記錄表溫度測壓儀讀數(shù)/kPa分解壓/kPaK6InK。t/C°T/K1.一/曠1T125298.150.00335490.4311.340.000216-8.4400425298.150.00335490.4611.310.000214-8.4479930303.150.00329985.3116.460.000661-7.3222535308.150.00324578.3723.40.001898-6.266843.作InK3-1/T圖,結(jié)果見圖1圖1ln^1/T的關(guān)系斜 率 為 一晉=一20041KArH?=-20041K■(-R)=20041K?8.314J/(mol-K)=166.62kJ/mol(R二(mol?K),見《無機(jī)及分析化學(xué)》)4.計(jì)算25C時(shí)氨基甲酸錢分解反應(yīng)的"G仝及XSSoArCS二-RTInK9=-8.314J/(mol?K)X298.15KX(-8.44004) =20.92kJ/molArSm=(ArHm-ArGm)/T= (166.62kJ/mol-20.92kJ/mol)/298.15K=0.4887kJ/(mol?K)六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析本實(shí)驗(yàn)測得：氨基甲酸錢分解反應(yīng)在259下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為；氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)yH器=166.62kJ/mol；氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變化?G盤二20.92kJ/mol；氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)矯變“S金二0.4887kJ/（mol-K）。找不到氨基甲酸錢分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)等數(shù)據(jù)的文獻(xiàn)值，有未知來源的氨基甲酸鈴分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熱效應(yīng)&H：=159.32kJ/molo七、討論與心得分解壓的含義，氨基甲酸錢分解反應(yīng)是屬于什么類型的反應(yīng)分解壓是化合物分解時(shí)分解產(chǎn)物和化合物產(chǎn)生的總壓力。氨基甲酸錢分解反應(yīng)屬固體分解為氣體的吸熱的反應(yīng)。怎樣測定氨基甲酸錢的分解壓力U型管的壓力來自何處本實(shí)驗(yàn)測定氨基甲酸的分解壓力使用的是自動(dòng)氣壓計(jì)，將氣壓計(jì)與密閉系統(tǒng)連接，便可直接讀數(shù)。通過通入細(xì)微氣體調(diào)節(jié)U形管內(nèi)硅油左右液面相平來達(dá)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差。U如何判斷氨基甲酸錢分解已達(dá)平衡沒有平衡就測數(shù)據(jù)，將有何影響等壓計(jì)U形管兩臂硅油面10分鐘內(nèi)齊平不變，則分解已達(dá)平衡。沒有平衡就測數(shù)據(jù)，壓力將偏小，平衡系數(shù)偏小。等壓計(jì)（U型管）封閉液如何選用等壓計(jì)密封液必須是高沸點(diǎn)的，比重適宜，蒸氣壓小，不會(huì)和反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)的，無腐蝕性且指示明顯的。引起誤差的原因有：（1）系統(tǒng)溫度的波動(dòng)；（2）反應(yīng)沒有平衡就測數(shù)據(jù)；（3）系統(tǒng)漏氣；（4）U形管兩臂硅油面不平齊（5）開始抽真空時(shí)，留有殘余空氣等樣品與封閉液之間（小球泡）為什么要抽成真空，如果混入空氣會(huì)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(zhǔn)確。如果系統(tǒng)中有少量空氣，得到的蒸氣壓數(shù)據(jù)就會(huì)偏大，平衡常數(shù)就會(huì)偏大。所以如果反應(yīng)體系漏入空氣（有氣泡進(jìn)入），則必須重新抽完全重新做。實(shí)驗(yàn)心得：本次實(shí)驗(yàn)中，我遇到的操作上的難點(diǎn)是調(diào)整U型管硅油，使其中沒有氣泡留下，這是一個(gè)比較麻煩的操作，在不斷抽氣和進(jìn)氣的過程中，尋找氣泡移動(dòng)的規(guī)律，