化学反应的平衡常数及力学函数【变】测定.docVIP

一、实验目的 1、用静态法测定氨基甲酸铵在不同温度下分解反应系统的平衡总压力； 2、求氨基甲酸铵分解反应的热力学函数[变]； 3、了解等压计的构造及压力的测量。 二、实验原理 对于化学反应 aA +bB = yY +zZ ，其标准平衡常数随温度的变化规律符合范特荷夫（van’t Hoff）方程： （3-11） 当温度变化范围不大时，ΔrHm（T）可视为常量，积分式（3-11）得： （3-12） B为积分常量。由式（3-12）可以看出，以 lnK（T）对1/T作图应为直线，斜率为，由此可求出反应的标准摩尔焓[变]ΔrHm（T）。 由标准平衡常数的定义得： ΔrGm（T）= -RTlnK （T） （3-13） 由 ΔrGm（T）=ΔrHm（T）－ TΔrSm（T） 得 ΔrSm（T）= （3-14） 氨基甲酸铵的分解反应为： NH2CO2NH4（s） 2NH3（g）+CO2（g） （3-15） 当反应系统建立平衡时，标准平衡常数为： （3-16） 式中p（NH3）和p（CO2）分别为NH3（g）和CO2（g）的平衡压力，p( =100kPa。设分解反应系统的总压力为P总，由氨基甲酸铵的分解反应式（3-15）知： p（NH3）= p总 ， p（CO2）= p总 代入式（3-16）得： （3-17） 实验时，将固体氨基甲酸铵放入一个抽成一定真空的容器里，在一定的温度下使其发生分解并达平衡，测出系统总压力p总，就可以按式（3-17）计算氨基甲酸铵分解反应的标准平衡常数K( ，从而计算其它热力学函数[变]。文献值：25℃时Hm＝159.32kJ/mol， 四、实验步骤 1．将氨基甲酸铵放入瓶3中并按图3-13连接好等压计2，开启恒温槽使槽温恒定在30℃； 2．将三通活塞a置于位置A、打开抽气阀b、关闭压力调节阀c，开动真空泵抽真空，使压差仪的压差在500kPa，观察等压计内通过油封有气泡冒出，持续抽空15min以上； 3．关闭抽气阀b，将三通活塞a置于B位，停止抽气，切断真空泵电源。此时氨基甲酸铵将在298K温度下分解。 4．微微开启压力调节阀c，将空气放入系统中，直至等压计U-型管的两臂油封液面保持在同一水平且在10min内不变。读取压差仪的压差、大气压力计压力及恒温槽温度，计算分解压。 5．检查氨基甲酸铵瓶内的空气是否排净：关闭二通阀b和c，三通活塞a置于A位，抽空2min，然后开启抽气阀b继续排气5min，关闭阀b，停泵。重新测量298K下氨基甲酸铵的分解压并与4中测的相比较，若两次测量结果相差小于260~270Pa，可以进行下一温度下分解压的测量。 6．依次将恒温槽温度升至32、34、36、38、40、42和44℃，测量每一温度下的分解压。在升温过程中应该注意通过压力调节阀c十分缓慢的向系统中放入适量空气，保持等压计的两臂油封液面水平，既不要使氨基甲酸铵瓶3里的气体通过油封冒出，更不要让放入的空气通过油封进入氨基甲酸铵瓶。 7．结束实验：关闭恒温槽搅拌电机及继电器的电源；缓慢地从压力调节阀c向系统中放入空气，使空气以不连续鼓泡的速度通过等压计的油封进入氨基甲酸铵瓶中。 五、实验数据记录与处理 始 温度：36.2℃ 大气压：100.74 KPa 末 温度：36.4℃ 大气压：100.72 Kpa t/℃ 分解压P/Kpa 真空度(P/Kpa Kp( ln Kp( 1/T 30 8.88 -91.92 0.0000998 -9.2124 0.00330 32 11.87 -88.93 0.0002384 -8.3418 0.00328 34 15.44 -85.36 0.0005246 -7.5529 0.00326 36 19.64 -81.16 0.0010797 -6.8311 0.00324 38 23.86 -76.94 0.0019359 -6.2472 0.00322 40 28.17 -72.63 0.0031859 -5.7490 0.00319 六、实验注意事项 1、在实验开始前