实验9 氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定

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1、河北科技大学教案用纸第次课4学时本次课题（或教材章节题目）：实验9氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数的测定教学要求：理解氨基甲酸铵分解反应标准平衡常数测定的基本原理，掌握真空泵、恒温水浴、等压计、大气压计的操作方法，能够使用分解压力求解标准平衡常数、标准摩尔反应焓变、标准摩尔反应吉布斯函数变和标准摩尔反应熵变。重点：掌握使用等压法测定系统平衡压力及标准平衡常数、标准摩尔反应焓等计算方法。难点：等压计U型管两壁汞高差的调节；温度的调节和化学平衡时间的控制。教学手段及教具：演示讲授，实际操作。讲授内容及时间分配：演示讲授实验原理、实验步骤及注意事项、数据处理0.5h学生实验操作3.5h

2、课后作业对实验数据进行处理，完成实验报告各项内容。参考资料1河北科技大学物理化学教研室编，物理化学实验，北京理工大学出版社，20052复旦大学等，物理化学实验，高等教育出版社，19933张世民.一般反应的平衡移动.化学通报,1996,2,494陈景祖等.实验平衡常数K与标准平衡常数K°.大学化学,1994,4,23第7页河北科技大学教案用纸实验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△rHθm、标准摩尔反应吉布斯函数变△rGθm

3、及标准摩尔反应熵变△rSθm；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：（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Kθ为：（9.2）式中：（9.3）分别为平衡系统中、和的平衡分压；为反应式中各气体物质计量系数之和，产物的为正，反应物的为负。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<<<<系统的总压等于之和，即：（9.4）从化学反应计量式可知，1摩

4、尔分解生成2摩尔和1摩尔，则:第7页河北科技大学教案用纸=；=；将上述关系代入（9.3）式，（9.5）将（9.5）式代入(9.2)式，得标准平衡常数为：（9.6）因此，化学反应达到平衡时，测量系统的总压强,由计算出，进而计算出标准平衡常数。由化学反应等压方程可知，标准平衡常数与温度的关系为：(9.7)T—绝对温度，K；，当温度在不太大的范围内变化时，可视为常数.对(9.7)式进行不定积分得：（9.8a）或(9.8b)式中C和C’为积分常数。用作图，得一直线如（图9.1）所示，直线斜率,由斜率可计算出：LnKθK/T图9.1lnKθ～1/T图三仪器和药品实验装置一套（如图9.2所

5、示）；氨基甲酸铵（自制）第7页河北科技大学教案用纸图9.2氨基甲酸铵分解平衡常数测定实验装置图1.U型压差计；2.玻璃钢水浴；3.加热器；4.搅拌器；5.等压计；6.温度计；7.感温元件；8.缓冲瓶；9.三通旋塞；10.毛细管；11.温度指示控制仪（背面示意）。四实验步骤1．检漏检查并确认装有药品的等压管已经与系统连接好，旋转三通旋塞使系统与真空系统接通，启动真空泵，能将系统压力减小到700mmHg真空度，可认为系统密闭性良好。真空泵的使用开关的时候，都要和大气相通！关的时候，容易倒吸。2.调温调整温度指示控制仪，控制恒温水浴的温度在25.00℃左右，恒温15分钟。温度控制仪的

6、使用（1）温度控制仪液晶面板上左边是目标温度，右边是当前温度（有误差，根据水银计温度确定）例如：当前温度是20，水银计温度是18，误差是2，那么要升高到温度25，如何调节目标温度呢？应该是：25＋2＝27（2）如何调节温度？1)设置――先10位，只能增加不能减小，如果减小一直增大到下一个循环；2)移位――个位；3)移位――小数点后边，停止或者按再一下设置4)然后按加热，运行3.检纯及测量在真空泵运行的状态下，使系统与真空系统连通抽气，约15分钟后。第7页河北科技大学教案用纸抽的越好，做的就越准确。因为可以把体系的空气和残留气体抽出来。旋转旋塞，使系统与真空系统隔开，再缓缓调节旋

7、塞，使空气经毛细管进入系统（给系统增压），直至连接小玻璃泡的等压计的U型管两壁中的汞面平齐，立即关闭旋塞。观察汞面高度变化，这个过程往往经过3－4次调节，每次调节完成后观察2－3分钟，若汞面发生变化则继续调节。大约10分钟左右达到平衡，若等压计中汞面保持5分钟不变。则同时读取U型压差计上的汞高差、恒温槽温度、大气压。注意事项：同时读三个数据(1)温度，指水银计温度，精确到小数点后1位（2）压力差（3）大气压在真空泵运行且未与大气相通的状态下，再旋转旋塞将系统与真空系统接通，继续排气5分钟，按