氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
一．实验目的
1．用静态法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，求算该反应的平衡常数；
2．了解温度对反应平衡常数的影响，由不同温度下平衡常数的数据，计算反应焓变； 3．进一步掌握真空实验技术和恒温槽的调节使用。
二．实验原理
氨基甲酸铵的分解反应为：
NH 2COONH 4(固3（气）+CO2（气）
纯固态物质的活度为1，在压力不太大是气体的逸度系数近似为1，故反应平衡常数K p 为：
2
K p =p NH 3•p CO 2
式中，p NH 3、p CO 2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＝p NH 3＋p CO 2
称为反应的分解压力，从反应的计量关系知
p NH 3 ＝2p CO 2
21
则有 p NH 3＝3p 总和p CO 2＝3p 总
214
3
K p = (3p 总) 2 •(3p 总) ＝27p 总
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。p NH 3 、p CO 2或p 总除以100kp a 就得标准平衡常数。
2p 总1p 总443
p Φ总2 3 15K = (3p Φ) • (3p Φ) =27(p ) = 27×10
Φ
p
p 总
温度对标准平衡常数的影响可用下式表示：
Φ
d ln K p
dT
=
△H m
RT 2
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：
lnK =－
Φp
△H m
RT +C
1△H m
作ln K -T 图应得一直线，斜率S=－R ，由此算得△H m =－RS 。氨基甲酸铵分解反应是吸热
Φp
反应，25℃时△H m ＝159.32kJ/mol，温度对平衡常数影响较大，实验时必须控制好恒温槽得温度使灵敏度在±0.1℃之内。
三．仪器和试剂
真空泵（一台）；真空系统（一套）；测温测压计（一台）；恒温槽（一套）；氨基甲酸铵（实验室自制）。
四．实验步骤
1．等压计A 管中装入氨基甲酸铵（约占A 管一半），将等压计接入真空系统。见图一。
2. 试漏
实验方法与实验“静态法测定液体得饱和蒸汽压”实验相同。因本实验所需真空度较高，试漏时要抽气至真空系统压力p s
3. 确认不漏气后，在p s
4. 恒温槽逐渐升温，调出33℃或34℃（为练习调节恒温槽，我们规定调到整数摄氏温度）。在升温过程中边升温边缓缓放入空气使等压计BC 二液面随时接近齐平，不让分解气体从C 管逸出，更不能放进空气过多过快使空气进入B 管（否则要重新抽气）。待调到所需温度后，BC 液面持平2min
以上，反应再次达到平衡，记录p s 值，计算p 总。
5. 同法再测定2～3个温度的分解压力p 总。温度间隔3～4℃。
五．数据处理
1．实验数据处理表
T/[℃] p 总/[kPa ]Kp lnKp 1 2 3 4 5 1
2．作ln K -T 图，由直线斜率计算实验温度范围内的平均摩尔反应焓△H m ，△H m 的文献值
Φp
为159.32kJ/mol。 六．思考题
1.如何检测体系是否漏气？
2.为什么要抽净小球泡中的空气？若体系中有少量空气，对实验结果有何影响？ 3.如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡？没有平衡就测数据，将有何影响？
参考文献：
［1］东北师范大学等校编，《物理化学实验》，第二版，高等教育出版社（1989）。 ［2］M ．J ．Joncich, B.H. Solka, J.E. Bower, J. Chem. Educ., 44, 598 (1967).
［3］傅献彩，沈文霞，姚天扬编，《物理化学》，第四版，高等教育出版社（1990）。