氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数测定
氨基甲酸铵分解平衡常数测定
物理化学实验室
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本实验是化学平衡研究中的一个经典实 验。通常化学平衡实验的基本原则是：在一定 条件下，当系统达到化学平衡时，存在一个平 衡常数。因而，只要在系统达到化学平衡后， 对平衡系统的温度、压力、组成进行测量，则 由测量结果可计算反应的表观平衡常数。根据
o G 热力学原理可以导出平衡系统的 r m o Ho r S , m r , m
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四、实验步骤
1. 将三通活塞旋至两通位置，使数字式低真空测压仪与 大气相通，预热10分钟后按置零键，使测压仪示值为 零，将单位转换开关打到kPa。 2. 打开活塞1，关闭其余所有活塞；启动真空泵，再缓缓 打开活塞4、5，并将三通活塞缓缓旋至测压仪仅与测 压系统相通而与大气不通，使系统逐步抽真空；约5分 钟后，关闭活塞5、4。 3. 关闭活塞1，氨基甲酸铵分解速度加快，零压计右液面 开始下降，出现了压差。为了消除零压计中的压差， 维持零压，先将活塞3旋转180度，使空气进入毛细管 E，再将活塞2旋转180度，此时毛细管E中的空气经过 缓冲管G降压后进入零压计左管上方。如此反复操 作，直至零压计中液面基本相平。
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4.调节空气恒温箱温度为25.0±0.3℃（系统加热前应先 打开恒温箱内的风机。升温时加热电压为180V左右， 恒温时电压为50～100V左右。因为空气热容较小，所 以恒温精度要求为±0.3℃。) 5. 随着温度升高，零压计中右液面不断降低。按照步骤3 所述方法反复操作活塞2、3（若空气放入过多导致左 液面低时亦可按照同样方法操作活塞4、5），最终使 零压计中左右液面完全相平，且在所设定温度下不随 时间而改变，则证明氨基甲酸铵分解已达平衡，记录 下测压仪所显示的平衡总压差Δp。 6. 将空气恒温箱分别调到30℃、35℃、40℃，同上述实 验步骤操作，记录各温度下平衡总压差。 7. 先打开活塞6通大气，然后关闭真空泵。记录实验室当 前大气压。
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定 实验报告
放空气于系统中，取下小球泡。用特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末装入另一只盛样小
3、 测量。
球泡中，乳胶管连接小球泡和等压计，并用金属丝扎紧乳胶管两端。 （实验中已装好） 打开恒温水浴开关，设定温度为 25℃。打开真空泵，将系统中的空气排出，约
15min，关闭旋塞，停止抽气。缓慢开启旋塞接通毛细管，小心地将空气逐渐放入系统， 直至等压计 U 形管两臂硅油齐平，立即关闭旋塞，观察硅油面，反复多次地重复放气操 作，直至 10min 内硅油面齐平不变，即可读数。
自发地进行，但他却主观地假定其中伴有放热的物理过程。30 年代，他对其进行了修正， 将“最大功原理”的应用范围限制在固体间的反应上，并提出了实际上是“自由焓”的化 学热的概念。 19 世纪 50 年代，挪威科学家古德贝格（Guldberg）和瓦格（Waage）在贝特洛研究成
可见他此时已经意识到了化学反应的可逆性。虽然这时他发现了一些吸热反应也可以
极其重要。吉布斯在势力化学上的贡献可以归纳 4 个方面。第一，在克劳修斯等人建立的 第二定律的基础上，吉布斯引出了平衡的判断依据，并将熵的判断依据正确地限制在孤立 体系的范围内。使一般实际问题有了进行普遍处理的可能。第二，用内能、熵、体积代替 温度、压力、体积作为变量对体系状态进行描述。并指出汤姆森用温度、压力和体积对体 系体状态进行描述是不完全的。他倡导了当时的科学家们不熟悉的状态方程，并且在内 能、熵和体积的三维坐标图中，给出了完全描述体系全部热力学性质的曲面。第三，吉布 斯在热力学中引入了“浓度”这一变量，并将明确了成分的浓度对内能的导数定义为“热 力学势” 。这样，就使热力学可用于处理多组分的多相体系，化学平衡的问题也就有了处理 的条件。第四，他进一步讨论了体系在电、磁和表面的影响下的平衡问题。并且，他导出
物理化学-实验十：氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
实验十 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定一、实验目的1. 掌握氨基甲酸铵的制备方法2. 用等压法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，并计算此分解反应的平衡常数3. 根据不同温度下的平衡常数，计算等压反应热效应的有关热力学函数。
二、实验原理干燥的氨和干燥的二氧化碳接触后，只生成氨基甲酸铵。
2 NH 3（g ）+ CO 2（g ） NH 2CO 2NH 4（s ）在一定温度下氨基甲酸铵的分解可用下式表示：243(2((NH COONH NH 2固)气)+CO 气)设反应中气体为理想气体，则其标准平衡常数K 可表达为22[][]co p K P P =3NH p （1） 式中，3NH p 和2co p 分别表示反应温度下NH 3和CO 2的平衡分压，P 为100kPa 。
设平衡总压为p ，则23p =3NH p ；213co p p =代入式（5-22），得到23214()()()3327P P P K P P P == （2）因此测得一定温度下的平衡总压后，即可按式（2）算出此温度的反应平衡常数K 。
氨基甲酸铵分解是一个热效应很大的吸热反应，温度对平衡常数的影响比较灵敏。
但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得：ln r m H K C RT -∆=+ （3）式中，r m H ∆为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。
根据式（3），只要测出几个不同温度下的，以ln K 对1/T 作图，由所得直线的斜率即可求得实验温度范围内的r m H ∆。
利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化r m G ∆和标准摩尔熵变r m S ∆：ln r m G RT K ∆=- （4）r m r m r m G H T S ∆=∆-∆ （5）本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。
参看图10-1所示的实验装置。
样品瓶A 和零压计B 均装在空气恒温箱D 中。
实验时先将系统抽空（零压计两液面相平），然后关闭活塞1，让样品在恒温箱的温度t 下分解，此时零压计右管上方为样品分解得到的气体，通过活塞2、3不断放入适量空气于零压计左管上方，使零压计中的液面始终保持相平。
氨基甲酸铵的分解反应平衡常数的测定
实验报告 课程名称: 大学化学实验p 实验类型: 中级化学实验实验项目名称: 氨基甲酸铵得分解反应平衡常数得测定同组学生姓名: 无 指导老师 厉刚一、实验目得与要求１、熟悉用等压法测定固体分解反应得平衡压力。
２、掌握真空实验技术。
3、测定氨基甲酸铵分解压力,计算分解反应平衡常数及有关热力学函数、二、实验内容与原理氨基甲酸铵(NH 2COON Ｈ4)就是就是合成尿素得中间产物,白色固体,不稳定,加热易发生如下得分解反应:NH 2ＣO ＯN Ｈ4(s) ２NH 3(g)＋CO 2(g)该反应就是可逆得多相反应。
若将气体瞧成理想气体,并不将分解产物从系统中移走,则很容易达到平衡,标准平衡常数Ｋp 可表示为:K p =• (1)式中,、分别为平衡时N Ｈ３与CO ２得分压,又因固体氨基甲酸铵得蒸气压可忽略不计,故体系得总压ｐ总为:p 总＝+称为反应得分解压力,从反应得计量关系知=2则有 ＝p 总与＝ｐ总K ｐ＝ (p 总)2 •(p 总) = (２)可见当体系达平衡后,测得平衡总压后就可求算实验温度得平衡常数Ｋp 。
平衡常数Ｋp 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 得理想气体为标准态,10０k ｐa 称为标准态压力。
ﻩ、或p 总除以１０0ｋp a 就得标准平衡常数、= ()2 • () = ()3 =温度对标准平衡常数得影响可用下式表示:= (3)式中,△H m 为等压下反应得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: ln=－+Ｃ(4)作ln －图应得一直线,斜率S=－,由此算得△H m ＝－RS 、反应得标准摩尔吉布斯函数变化与标准平衡常数得关系为:ΔｒG ｍ ＝ － RTln Ｋ(5)用标准摩尔热效应与标准摩尔吉布斯函数变可近似地计算该温度下得标准熵变:Δr S ｍ= (Δr H ｍ －Δr Ｇm ) / Ｔ(6)因此,由实验测出一定温度范围内不同温度T 时氨基甲酸铵得分解压力(即平衡总压),可分别求出标准平衡常数 及热力学函数:标准摩尔热效应、标准摩尔吉布斯函数变化及标准摩尔熵变。
实验五氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
实验五氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、实验目的1.了解氨基甲酸铵分解反应的基本过程和条件。
2.学习测定化学反应平衡常数的方法及其应用。
二、实验原理氨基甲酸铵在高温下分解，生成氨气和二氧化碳，反应式如下：CH3COONH4 -------> CH3COOH + NH3 ↑+ CO2 ↑由于化学反应的反应率常常与反应物的浓度有关，因此，当反应到达平衡时，反应物浓度和生成物浓度与时间无关，而是保持不变的。
对于上述反应，我们可以用反应平衡常数 Kc 表示为：Kc=[CH3COOH]/[NH3]×[CO2]式中 [CH3COOH]、[NH3]、[CO2] 分别表示平衡时甲酸浓度、氨气浓度和二氧化碳浓度。
通过实验测定在一定的条件下反应平衡时三种物质的浓度，进而计算反应平衡常数Kc 的大小。
三、实验仪器分光光度计、恒温槽。
四、实验材料氨基甲酸铵，稀盐酸，标准二氧化碳水溶液。
五、实验操作1.制备实验物质取适量氨基甲酸铵，加入适量的稀盐酸溶液，搅拌使之完全溶解，取出一部分于恒温槽中进行实验。
(1)实验条件：室温为25℃。
(2)取一定量的标准二氧化碳水溶液，并规定其浓度 C。
(3)将制备好的溶液放置于恒温槽中 5 分钟，使其达到稳态。
(4)取出一部分溶液并放入分光光度计中，测定其吸光度。
(5)用标准二氧化碳水溶液定量向其溶液中滴加一定量的 CO2 溶液，并在每次加入后短时间内在分光光度计中测定剩余未反应的 CO2 的吸光度。
6.收集实验数据记录每次加入二氧化碳水溶液前和每次测定后的实验溶液温度，并记录吸收光度数据。
七、实验注意事项1.实验中所用的各种玻璃仪器要求干燥、清洁，以免影响实验结果。
2.实验操作时应注意防止氨气和二氧化碳溶液造成的刺激。
3.实验过程中应注意一定加入量的二氧化碳水溶液。
八、实验结果与分析1.用分光光度计测定实验溶液中溶质的浓度，并计算出 CO2、NH3、CH3COOH 三种物质的吸收光度。
氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定
一、实验目的1、掌握测定平衡常数的一种方法。
2、用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力并计算分解反应的有关热力学常数。
二、实验原理氨基甲酸铵的分解可用下式表示：24322NH COONH NH CO →↑+↑Kp=P 2 NH3 ×P CO2 （3-1）设反应中气体为理想气体，则其标准平衡常数可表达为322(/)(/)NH CO K p p p p θθθ=A 式中，3NH p 和2co p 分别表示反应温度下NH 3和CO 2的平衡分压，为100kPa 。
设平衡总pθ压为p ，则23p =3NH p ；213co p p =代入式（3-2），得到（3-3）34(/)27K p p θθ=因此测得一定温度下的平衡总压后，即可按式（3-3）算出此温度的反应平衡常数。
氨K θ基甲酸铵分解是一个热效应很大的吸热反应，温度对平衡常数的影响比较灵敏。
但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得：（3-4）ln r mp H K C RTθθ∆=-+式中，为该反应的标准摩尔反应焓，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。
根据式r m H θ∆（3-4），只要测出几个不同温度下的，以对1/T 作图，所得直线的斜率即为ln pK θ，由此可求得实验温度范围内的。
/r m H R θ-∆r mH θ∆ 利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化和标准摩尔熵变r m G θ∆：r mS θ∆ （3-5）ln r m p G RT K θθ∆=-（3-6）r m r mr m H G S Tθθθ∆-∆∆= 本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。
参看图3-1所示的实验装置。
样品瓶A 和零压计B 均装在空气恒温箱D 中。
实验时先将系统抽空（零压计两液面相平），然后关闭活塞1，让样品在恒温箱的温度t 下分解，此时零压计右管上方为样品分解得到的气体，通过活塞2、3不断放入适量空气于零压计左管上方，使零压计中的液面始终保持相平。
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。
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 <8.5kPa。
三．注意事项
四．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？。
氨基甲酸铵分解平衡常数测定
氨基甲酸铵分解平衡常数测定一、实验目的1、测定氨基甲酸铵的分解压力，并求得反应的标准平衡常数和有关热力学函数；2、掌握空气恒温箱的结构。
二、实验原理氨基甲酸铵是是合成尿素的中间产物，为白色不稳定固体，受热易分解，其分解反应为2432NH COONH (s)2NH (g)+CO (g)−−→←−−该多相反应是容易达成平衡的可逆反应，体系压强不大时，气体可看作为理想气体，则上述反应式的标准平衡常数可表示为322NH CO θθθp p K p p ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(1)式中3NH p 和2CO p 分别表示在实验温度下3NH 和2CO 的平衡分压。
又因氨基甲酸铵固体的蒸气压可以忽略，设反应体系达平衡时的总压为p ，则有3NH 23p p =, 2CO 13p p = 代入式(1)式可得3θθ427p K p ⎛⎫= ⎪⎝⎭(2)实验测得一定温度下的反应体系的平衡总压p ，即可按式(2)式算出该温度下的标准平衡常数θK 。
由范特霍夫等压方程式可得θθr m2Δd ln d H K T RT = (3) 式中θr m ΔH 为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常量。
当温度变化范围不大时，可将θr m ΔH 视为常数，对式（3）求积分得θθr mΔln H K C RT=+- (4)通过测定不同温度下分解平衡总压p 则可得对应温度下的θK 值，再以θln K 对1/KT 作图，通过直线关系可求得实验温度范围内的θr m ΔH 。
本实验的关系为：4θ1.89410ln 55.18/KK T -⨯=+由某温度下的θK 可以求算该温度下的标准摩尔吉布斯自由能变θr m ΔGθθr m Δln G RT K =-由θθθr m r m r m ΔΔΔG H T S =-可求算出标准摩尔反应熵变θr m ΔSθθθr m r mr mΔΔΔH G S T-=三、实验装置和药品整套实验装置主要由空气恒温箱（图中虚线框8）、样品瓶、数字式低真空测压仪，等压计，真空泵，样品管、干燥塔等组成，实验装置示意图如图所示。
实验9 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定
第次课 4 学时实验9 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定一 实验目的1. 掌握一种测定系统平衡压力的方法—等压法；2. 测定不同温度下氨基甲酸铵的分解压力；3. 计算相应温度下该分解反应的标准平衡常数、标准摩尔反应焓变△r H θm 、标准摩尔反应吉布斯函数变△r G θm 及标准摩尔反应熵变△r S θm ；4. 掌握真空泵、恒温水浴、大气压计的使用。
二 实验原理氨基甲酸铵是合成尿素的中间体，白色固体，很不稳定，加热时按下式分解：()()()g CO g NH s COONH NH 23432+⇔ （9.1） 根据化学势判据，分解达到平衡时，反应的标准平衡常数K θ为：()⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧=θθθp p p p K COg NH 23.2()()Bp p p CO G NH νθ∑-=23.2()Bp K P νθ∑-= （9.2）式中： P K ()23.2CO G NH p p = （9.3） ()()g CO g NH p p 23,分别为平衡系统中()g NH 3、和()g CO 2的平衡分压；B ν∑为反应式中各气体物质计量系数之和，产物的B ν为正，反应物的B ν为负。
因为一定温度下， 固体物质的蒸气压具有定值，与固体的量无关， 因此，平衡系统中氨基甲酸铵的分压()s COONH NH p 42是常数，与平衡常数合并，故在（9.2）式中不出现。
因为温度不高时，固体物质氨基甲酸铵的分压()s COONH NH p 42<<(),3g NH p ()s COONH NH p 42<<(),2g CO p 系统的总压等于()()g CO g NH p p 23,之和，即：()()g CO g NH p p P 23+=总 （9.4）从化学反应计量式可知，1摩尔()s COONH NH 42分解生成2摩尔()g NH 3和1摩尔()g CO 2，则:(),3g NH p =总p 32； ()g CO p 2=总p 31；将上述关系代入（9.3）式，3227431.32总总总p p p K P =⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛= （9.5）将（9.5）式代入(9.2)式，得标准平衡常数为：()33274-=θθp P K 总 （9.6）因此，化学反应达到平衡时，测量系统的总压强总p , 由总p 计算出P K ，进而计算出标准平衡常数θK 。
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。
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 <8.5kPa。
三．注意事项
四．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？。
氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定
1、掌握测定平衡常数的一种方法。
2、用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力并计算分解反应的有关热力学常数。
二、实验原理氨基甲酸铵（NH2COONH4）是白色固体，是合成尿素的中间体，研究其分解的反应是具有实际意义的。
NH2COONH4很不稳定，易于分解成NH3和CO2：NH2COONH4＝＝2 NH3 ↑+ CO2↑此复相反应正逆向都容易进行，若不将分解产物移去，很容易达到平衡。
其平衡常数K p=p NH3×p CO2（3-1）未达平衡时体系的总压力为p，固体NH2COONH4产生的分压很小，可以忽略不计，又体系中的NH3和CO2全部是由氨基甲酸铵分解产生的，所以P= p NH3 + p CO2由反应方程可知p NH3 = 2p CO2所以p NH3 = p p CO2 =pK p = p3Kѳp = （）3（3-2）如果反应物与产物性质相似，摩尔热容的值相近，反应前后总摩尔数基本不变，则在较小温度变化区间内，有方程式lnKѳp = –Δr Hѳm/RT+ C若以lnKѳp对1/T作图，应为一直线，其斜率为–Δr Hѳm/R，由此可以求出Δr Hѳm因为任一温度下平衡常数与反应的标准自有能变值间有如下关系：Δr Gѳm = – RT lnKѳp可用平衡常数求出该温度下的Δr Gѳm。
利用实验温度范围内的平均等压热效应Δr Hѳm及等温下的自由能变，可以近似的计算出该温度下的标准熵变Δr S mΔr Sѳm=（Δr Hѳm–Δr Gѳm）/T三、实验仪器与试剂仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温水槽，样品管药品：氨基甲酸铵，液体石蜡1、由特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末小心装入干燥的球形样品管中，与已装好液体石蜡的等压计连接好。
注意不能让液体石蜡进入样品管。
2、开动循环水泵，旋转活塞10与体系相通，旋转活塞11与减压瓶相通，旋转活塞12至三个方向相通，此时观察到的测压仪数字应不断减小，至低真空测压仪示数为-94kPa时，关闭活塞11，检查体系气密性。
物化实验：氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定140318
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定一、实验目的1、熟悉用等压法测定固体分解反应的平衡压力。
2、掌握真空实验技术。
3、测定氨基甲酸铵分解压力，计算分解反应平衡常数及有关热力学函数。
二、实验原理氨基甲酸铵是合成尿素的中间产物，为白色固体，很不稳定，其分解反应式为：NH 2COONH 4(s)2NH 3(g)＋CO 2(g)在常压下其平衡常数可近似表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡= p p p p K 2CO 23NH p(1) 其中，p NH 3、p CO 2分别表示反应温度下NH 3和CO 2平衡时的分压；体系总压p ＝p NH 3＋p CO 。
从化学反应计量方程式可知：p p p p 31322CO 3NH ==， (2) 将式(2)代入式(1)得：32p274332⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p p p p p K (3) 因此，当体系达平衡后，测量其总压p ，即可计算出平衡常数K p温度对平衡常数的影响可用下式表示：'mpln C RTH K r +∆-= (C ′为积分常数) (4)若以ln K Ө p 对1/T 作图，得一直线，其斜率为-Δr H Ө m /R 。
由此可求出Δr H Ө m 。
并按下式计算T 温度下反应的标准吉布斯自由能变化Δr G Ө m ，Δr G Ө m ＝－RT ln K Ө p (5)利用实验温度范围内反应的平均等压热效应Δr H Ө m 和T 温度下的标准吉布斯自由能变化Δr G Ө m ，可近似计算出该温度下的熵变Δr S Ө mTG H S r r rmm m∆-∆=∆ (6)因此通过测定一定温度范围内某温度的氨基甲酸铵的分解压(平衡总压)，就可以利用上述公式分别求出 K Ө p ，Δr H Ө m ，Δr G Ө m (T )，Δr S Ө m (T )。
三、 实验仪器与药品1 仪器 ：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽，样品管。
氨基甲酸铵的分解反应平衡常数的测定
实验报告课程名称： 中级化学实验 Ⅱ 实验项目名称： 氨基甲酸铵的分解平衡常数测定 指导老师 王永尧 一、实验目的和要求1、熟悉用等压法测定固体分解反应的平衡压力。
2、掌握真空实验技术。
3、测定氨基甲酸铵分解压力，计算分解反应平衡常数及有关热力学函数。
二、实验内容和原理氨基甲酸铵(NH 2COONH 4)是是合成尿素的中间产物，白色固体，不稳定，加热易发生如下的分解反应：NH 2COONH 4(s) 2NH 3（g ）+CO 2（g ）该反应是可逆的多相反应。
若将气体看成理想气体，并不将分解产物从系统中移走，则很容易达到平衡，标准平衡常数K p 可表示为：K p =23NH p •2CO p （1）式中，3NH p 、2CO p 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＝3NH p ＋2CO p称为反应的分解压力，从反应的计量关系知3NH p ＝22CO p则有 3NH p ＝32p 总和2CO p ＝31p 总 K p = (32p 总)2 •(31p 总) ＝2743总p （2） 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。
3NH p 、2CO p 或p 总除以100kp a 就得标准平衡常数。
Φp K = (Φp p 总32)2 • (Φp p 总31) = 274 (Φp p 总)3 = 31510274总p ⨯ 温度对标准平衡常数的影响可用下式表示：dT K d p Φln =2RT H m △ （3）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：ln Φp K =－RTH m △+C （4）作ln Φp K -T 1图应得一直线，斜率S=－RH m △，由此算得△H m =－RS 。
氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定
五、实验数据记录和处理 室温：T=（18.0 ℃+18.0 ℃）/2=18.0 ℃大气压：（83.44 Kpa +83.46 Kpa ）/2=83.45 Kpa表1 数据记录六、实验结果与分析图1 ln K Θ~ 1/T如图斜率为 -20125，得标准反应摩尔焓变r m H Θ∆= -20125×﹙-8.314﹚= 相对误差=（167.319-155.380）/167.319=7.14%误差分析：1. 由于NH 2COONH 4易吸水，故在制备及保存时使用的容器都应保持干燥。
若NH 2COONH 4吸水，则生成（NH 4）2CO 3和NH 4HCO 3，就会给实验结果带来误差。
2. 系统气密性不是很好，刚开始检漏时，测压仪读数只能在两分钟内基本不变。
3. 系统中有少量空气，得到的蒸汽压数据就会偏大，平衡常数就会偏大。
4.恒温槽温度在微小范围内波动，影响可忽略不计。
3.由于视觉误差，U 型管中液面不能完全保持等高不变。
思考题1.如何检查系统是否漏气?答：关闭真空泵，关闭阀门，10min 后，若数字式低真空测压仪读数基本不变，则表示系统不漏气。
2.为什么一定要排净小球中的空气?答：测定的是纯粹的反应产生的气体的压力，所以空气排除得越干净，得到的数据结果就越准确。
3.如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡?答：U 型等压计两臂的液面无论是否等高，在一定的时间内，液面不再变化就表示反应体系已达平衡。
4.在实验装置中安装缓冲瓶的作用是什么?答：防止开泵，关闭泵时体系的真空度上升或下降太猛而损坏设备。
5. 和两者有何不同?答：后者是标准平衡常数，前者是非标准平衡常数。
后者的量纲唯一，前者的量纲取决于平衡常数的表达式。
后者是根据标准热力学函数算得的平衡常数；而前者是用平衡时生成物对反应物的压力熵表示的平衡常数。
322p NH CO K p p=32NH CO p p p K p P ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦。
氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
实 验 装 置
恒温箱
实验步骤
• 1. 打开1、4、5，开启真空泵抽真空（真空 泵至最后一位同学做完才可关闭），至压差 计显示-100左右，关闭1、4、5。 • 2. 调节温度计使空气恒温箱为25± 0.3℃ • 3.氨基甲酸铵分解，右管液面降低，左管升 高，此时将3和2分别快速旋转180度，（注 意：不能同时打开2和3,），直至左右管液面 相平。读取压差计上的数值。 • 4.分别测30、35、40 ℃下的压差。 • 5.实验结束，先打开6通大气才能关真空泵
气压计读数校正 ① 温度校正：
( )t t pt 1 t
② 重力加速度及气压计
本身的误差校正：
p = p t - t -
数据处理
0.0001631 t pt p pt t t 1 0.0001815 t p 102.81 kPa 校正后
35.0 -81.69 21.12
3
40.0 -71.94 30.87
3
4.9519×10 1.3272×1024.16 -9.9131 0.003411 22.13 -8.9273 0.003354
1.3957×10- 4.3582×1016.84 -6.5744 0.003245 14.15 -5.4357 0.003193
等与标准平衡常数之间的关系，即
o H o T S o RT ln K o r Gm r m r m
2
实验目的
– 测定氨基甲酸铵的分解压力，并求得反
应的标准平衡常数和有关热力学函数。
– 掌握空气恒温箱的结构原理及其使用。
实验原理
NH 2COONH4 (固体) 2NH 3 (气) CO2 (气)
氨基甲酸铵分解平衡常数的测定
实验十二 氨基甲酸铵分解平衡常数的测定一、实验目的1. 掌握测定平衡常数的一种方法。
2. 用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力，并计算反应的标准平衡常数和有关热力学函数。
二、实验原理氨基甲酸铵是白色固体，是合成尿素的中间体，研究其分解反应是具有实际意义的。
氨基甲酸铵很不稳定，易于分解，可用下式表示：243(2((NH COONH NH 2固)气)+CO 气)此复相反应正逆向都很容易进行，若不将产物移去，则很容易达到平衡。
在实验条件下，把反应中的气体均看作理想气体，压力对固体的影响忽略不计，其标准平衡常数可表示为：322()()NH CO p p p K ppθθθ= （1）式中，3NH p 和2CO p 分别表示反应温度下NH 3和CO 2的平衡分压，p θ为100kPa 。
平衡体系的总压p 为3NH p 和2CO p 之和，从上述反应可知：323NH p p =， 213CO p p = 代入式（1）得到：23214()()()3327p p p p K p p pθθθθ== （2）因此，当体系达到平衡后，测定其总压p 即可算出标准平衡常数p K θ。
氨基甲酸铵分解是一个热效应很大的吸热反应，温度对平衡常数的影响比较灵敏。
但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得：ln rmp H K C RTθθ=-+ （3）式中，rm H θ为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常数，C 为积分常数。
根据式（3），只要测出几个不同温度下的总压p ，以ln p K θ对1/T 作图，由所得直线的斜率即可求得实验温度范围内的rm H θ。
利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化r m G θ和标准摩尔熵变r m S θ：ln r m p G RT K θθ=- （4）r m r m r G H TS θθθ=- （5）本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。
参看图1所示的实验装置。
氨基甲酸铵分解平衡常数测定
氨基甲酸铵分解平衡常数测定一、实验目的1、测定氨基甲酸铵的分解压力，并求得反应的标准平衡常数和有关热力学函数；2、掌握空气恒温箱的结构。
二、实验原理氨基甲酸铵是是合成尿素的中间产物，为白色不稳定固体，受热易分解，其分解反应为2432NH COONH (s)2NH (g)+CO (g)−−→←−−该多相反应是容易达成平衡的可逆反应，体系压强不大时，气体可看作为理想气体，则上述反应式的标准平衡常数可表示为322NH CO θθθp p K p p ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (1)式中3NH p 和2CO p 分别表示在实验温度下3NH 和2CO 的平衡分压。
又因氨基甲酸铵固体的蒸气压可以忽略，设反应体系达平衡时的总压为p ，则有3NH 23p p =, 2CO 13p p = 代入式(1)式可得3θθ427p K p ⎛⎫= ⎪⎝⎭(2)实验测得一定温度下的反应体系的平衡总压p ，即可按式(2)式算出该温度下的标准平衡常数θK 。
由范特霍夫等压方程式可得θθr m2Δd ln d H K T RT= (3) 式中θr m ΔH 为该反应的标准摩尔反应热，R 为摩尔气体常量。
当温度变化范围不大时，可将θr m ΔH 视为常数，对式（3）求积分得θθr mΔln H K C RT=+- (4)通过测定不同温度下分解平衡总压p 则可得对应温度下的θK 值，再以θln K 对1/KT 作图，通过直线关系可求得实验温度范围内的θr m ΔH 。
本实验的关系为：4θ1.89410ln 55.18/KK T -⨯=+由某温度下的θK 可以求算该温度下的标准摩尔吉布斯自由能变θr m ΔGθθr m Δln G RT K =-由θθθr m r m r mΔΔΔG H T S =- 可求算出标准摩尔反应熵变θr m ΔSθθθr m r mr mΔΔΔH G S T-=三、实验装置和药品整套实验装置主要由空气恒温箱（图2.1中虚线框8）、样品瓶、数字式低真空测压仪，等压计，真空泵，样品管、干燥塔等组成，实验装置示意图如图2.1所示。
物化实验报告2-氨基甲酸分解反应标准平衡常数的测定
一、实验目的1.掌握测定平衡常数的一种方法。
2.用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力并计算分解反应的有关热力学常数。
二、实验原理NH4COONH4→2NH3 + CO2有上式的方程式得：（平衡常数）K P = P 2NH3*P CO2由于固体NH2COONH4产生的分压很小，可以忽略不计，又因为体系中的NH3和CO2全部是由氨基甲酸铵分解产生的，所以P=P NH3+P CO2由反应方程式可知：P NH3=2P CO2所以P NH3=2/3P , P CO2=1/3P即可以得到Kp0=4/27(P/p0)3因为d(lnKP0)/dT =△rH0m/RT2所以lnKp0= -△rH0m/RT+C若以lnKp0对1/T作图，应为一直线，其斜率为-△rH0m/R，由此可以求出△rH0m。
再根据△rGm0=-RTlnKp0，△rS0m=(rH0m-rG0m)/T可求出△rG0m、△rS0m。
三、实验装置图1-缓冲瓶；2-减压瓶；3-测压仪；4-等压计；5-样品管；6-加热器；7-搅拌器；8-水银接触温度计； 9-1/10刻度温度计； 10、11、12-活塞；四、仪器与药品仪器：循环水泵，低真空数字测压仪，等压计，恒温槽1套，样品管。
药品：氨基甲酸铵，液体石蜡。
五、实验步骤1.由特制的小漏斗将氨基甲酸铵粉末小心装入干燥的球状样品管中，与已装好液体石蜡的等压计连好（注意不要让液体石蜡进入样品管）2.开动循环水泵，旋转活塞10与体系相通，旋转活塞11与减压瓶2想通，旋转活塞12至三个方向都相通，此时观察到的测压仪数字应不断减小，至低真空测压仪示数为-90℃KPa 以下时,关闭活塞11，检查体系的气密性。
3.恒温槽中加水至没过样品管和等压计，调节恒温槽水温为25℃。
4.旋转活塞11，抽吸大约1min，把样品管中的空气抽走，然后关闭活塞11。
慢慢旋转活塞13，缓慢放入空气进入体系，使U型等压计液面水平（注意不可使空气进入过快，避免空气进入样品管）。
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宁 波 工 程 学 院 物理化学实验报告
实验名称 氨基甲酸铵分解反应标准常数的测定
一、 实验目的
1、 掌握测定平衡常数的一种方法；
2、
用等压法测定氨基甲酸氨的分解压力并计算分解反应的有关热力学常数。
二、 实验原理
氨基甲酸铵（NH 2COONH 4）是白色固体，是合成尿素的中间产物，很不稳定，NH 2COONH 4的分解反应式为：
NH 2COONH 4=== 2NH 3↑＋CO 2↑
该反应为复相反应，该反应正逆向都容易进行，在封闭体系中很容易达到平衡，其标准平衡常数可近似表示为：
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡= p p p p K 2CO 2
3NH p
(1)
式中，P NH 3、P CO 2分别表示反应温度下NH 3和CO 2
平衡时的分压； p 为标准压。
体系总压： p ＝p NH 3＋p CO
从化学反应计量方程式可知：
p p p p 3
1
322CO 3NH ==
， (2)
将式(2)代入式(1)得：
3
2
p
274332⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=
p p p p p p K （3） 因此可知，当体系达平衡后，测定其总压力p ，即可计算出平衡常数K p 温度对平衡常数的影响一般都很明显，其定量关系为：
2
m p
d ln d RT H T
K r
∆= (4) 式中，T 为热力学温度；Δr H Ө m 为标准反应热效应。
氨基甲酸铵分解反应是一个热效应很大的吸热反应，温度对平衡常数的影响比较灵敏。
当温度在不大的范围
内变化时，Δr H Ө m 可视为与温度无关的常数，由(4)式积分得：
C RT
H K
r +∆-=
m p
ln (C 为积分常数)
(5)
若以ln K Ө p 对1/T 作图，应为一直线，其斜率为-Δr H Ө m /R 。
由此可求出Δr H Ө m 。
在一个小的温度区间内，也可用此式计算出此温度区间的平均Δr H Ө m 。
并按下式计算T 温度下反应的标准吉布斯自由能变化Δr G Ө m ，
Δr G Ө m ＝－RT ln K Ө p (6)
利用实验温度范围内的平均等压热效应Δr H Ө m 及等温下的自由能变Δr G Ө m ，
可近似地计算出该温度下的标准熵变Δr S Ө m
T
G H S r r r
m
m m
∆-∆=∆ (7)
综上所述：通过测定一定温度范围内某温度的氨基甲酸铵的分解压(平衡总
压)，就可以利用上述公式分别求出 K Ө p ，Δr H Ө m ，Δr G Ө m (T )，Δr S Ө m (T )。
三、实验仪器、试剂
仪器：循环水泵，低真空数字侧压仪，等压计，恒温槽一套，样品管。
药品：氨基甲酸铵，液体石蜡。
四、实验步骤
1、读出大气压和室温。
2、检查体系气密性（老师已做），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℃。
3、抽空：打开平衡阀与进气阀，旋转玻璃活塞，使两个活塞为全通。
打开氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定仪。
打开真空泵，待泵运转正常后，关闭玻璃放空活塞，观察到测压仪上的读数不断减小，至低真空测定仪示数为-90 kPa 。
关闭玻璃活塞，关闭真空泵，关闭进气阀。
4、测量：缓慢打开平衡调节阀1放入空气，观察U 型管两端液面相等（5分钟内保持不变）时，关闭平衡阀，记录下温度和氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定仪上的读数。
5、打开恒温槽上的加热开关，打开搅拌开关，设置温度比上一个温度高5℃。
用同样的方法测25℃、30℃、35℃、40℃、45℃的分解压力。
6、当5组数测完后，打开平衡阀，打开进气阀，打开玻璃活塞，关闭恒温槽及氨基甲酸铵分解反应平衡常数测定仪电源，实验结束。
五、数据记录与处理
室温：12.4℃、 大气压：101.42kPa
由图可知该直线的斜率为（-4.421+8.207）/（3.143-3.354）*10-3= -17.133
×103
（1）则由-Δr HӨm/R = -17.133×103可知：
Δr HӨm=17.133×103×8.314=142.44kJ/mol
（2）查阅资料知25℃氨基甲酸铵分解的Δr HӨm=159.32kJ/mol，
故相对误差=|159.32-142.44|/159.32×100％=10.6％
（3）25℃时：Δr GӨm＝－RT ln KӨp=-8.314×298.15×(-8.207)=20.344kJ/mol （4）由△r G m0=△r Hm0—T△r S m知：
△r S m0=(△r H m0-△r G m0)/T=(142.44－20.344)/298.15=0.409K J·mol-1·K-1
六、注意事项
1、体系必须达到平衡后，才能读取数字压力计的压力差；
2、恒温槽温度控制到±0.1℃；
3、玻璃等压计中的封闭液一定要选用粘度小，密度小，蒸汽压低，并且与
反应体系不发生作用的液体。
七、结果与讨论
误差分析:
实验所测得的△H m比理论值小，但是误差不太大，误差产生的可能原因有：开始时系统中空气未完全被抽净；石蜡液体偏多，平衡点不易确定；测压仪读数不稳定造成读数误差。
讨论：
1、一定要检查系统是否漏气，方法是：关闭真空泵，关闭阀门，观察平衡常
数测定仪的示数是否变化，若变化则说明系统漏气，若变化过快，则需
要检查装置重新抽气。
2、判断氨基甲酸铵分解达平衡的标准：U型等压计两臂的液面无论是否等高，
在1min内，液面不再变化即可认为反应体系已达平衡。
八、思考题
思考题回答：
1、若体系有漏气的地方会发生什么现象？
答：若体系有漏气，等压计液面水平的平衡保持不住，无法测得
NH2COONH4分解的平衡压力。
2、当空气通入体系时，若通得过多有何现象出现？怎么办？
答：空气通的过多，空气会进入样品管，得到的蒸气压数据就会偏大，平衡常数就会偏大。