實驗七氨基甲酸銨的分解平衡一、 實驗目的用等壓法測定氨基甲酸鉉的分解壓力，并計算此分解反應的有關熱力學函數。掌握空氣恒溫箱的結構原理并學會其使用。二、 實驗原理氨基甲酸鉉的分解可用下式表示：NH2CO2NH4（固）=2NH3（氣）+CO2（氣）在實驗條件下可把氨和二氧化碳看成是理想氣體，上式的標準平衡常數K可表o示為：（1）K=[pv]2與]（1）式中，PNH3和Pco2分別表示反應溫度下NH3和CO2的平衡分壓，P為標準壓力，Op=一pp=P通常選為100kPa。設平衡總壓為p，貝UNH33”；，。2r。代入式（1）：（2）K=（2P）2（LL）=—（_L）3

c3P3P27P

O 0 0（2）因此測得一定溫度下的平衡總壓后，即可按式（2）算出此溫度的反應平衡常數K。氨基甲酸鉉分解是一個熱效應很大的吸熱反應，溫度對平衡常數的影響比o較靈敏。但當溫度變化范圍不大時，按平衡常數與溫度的關系式，可得：lnK2^lnK2^+CRT°(3)式中，5%為該反應的標準摩爾反應熱，R為摩爾氣體常數，C為積分常數。根據式（3），只要測出幾個不同溫度下的，以lnK對1/T作圖，由所得直線的o斜率即可求得實驗溫度范圍內的ArHmo利用如下熱力學關系式還可以計算反應的標準摩爾吉氏函數變化AGm。和標準摩爾熵變ArSmo（4）(5)AG=-RTlnKrmo o（4）(5)AGm"Hm-TASmo o o本實驗用靜態法測定氨基甲酸鉉的分解壓力。參看下圖的實驗裝置。盛樣小球和零壓計2均裝在空氣恒溫箱中。實驗時先將系統抽空（零壓計兩液面相平），然后關閉活塞6和7,讓樣品在恒溫箱的溫度t下分解，此時零壓計右管上方為樣品分解得到的氣體，通過活塞5不斷放入適量空氣于零壓計左管上方，使零壓計中的液面始終保持相平。待分解反應達到平衡后，從外接的U形泵壓力計測出零壓計上方的氣體壓力，即為溫度t下氨基甲酸銨分解的平衡壓力。三、儀器與試劑儀器裝置如圖1所示。化學純氨基甲酸銨，硅油。圖1 等壓法測分解壓裝置1——U型汞壓計；2——等壓計；3——液封；4——氨基甲酸銨；5,6,7——旋塞8——毛細管；9，10——緩沖瓶；11——厚壁膠管四、實驗步驟按圖示的裝置接好管路，將烘干的等壓計2與真空膠管11接好，活塞7與真空泵相連接，檢查體系是否漏氣。確定不漏氣后，在盛樣小球中裝入少量氨基甲酸銨粉末。在U型管中加入適量硅油作液封。將等壓計小心與真空膠管連接好，然后把等壓計固定于恒溫槽中。調節恒溫箱溫度為(25.0±0.05)°C。打開活塞6和7,關閉活塞5。然后開動機械真空泵，將體系中的空氣抽出。約10min后，關閉活塞6、7,停止抽氣。隨著氨基甲酸銨分解，等壓計中右管液面降低，左管液面升高，出現了壓差。為了消除等壓計中的壓差，維持等壓，打開活塞5,此時毛細管8中的空氣經過緩沖瓶9降壓后進入體系，直至等壓計U型管兩臂液面齊平時，立即關閉活塞。如此反復操作，待零壓計中液面相平且不隨時間而變，則讀取U形汞高差、大氣壓測得平衡壓差弓及恒溫槽的溫度。將空氣恒溫箱分別調到30C、35C、40C、45C、50C，同上述實驗步驟操作，從U形汞壓力計測得各溫度下系統達平衡后的壓差。

實驗結束后，將空氣放入體系至汞高差接近為零時，取下等壓計，將盛樣小球洗凈、烘干備用。五、實驗數據記錄及處理表一不同溫度下平衡壓差的記錄溫度t/°c28.0130.0135.0040.0045.00△p/kPa-84.17-81.44-74.81-65.38-52.84表二不同溫度下氨基甲酸銨的表壓t/c1/T△ppKInKArHm△氣AR28.013.32X10-3-84.1717.1557.48X10-4-7.20-1.52X1041.80X104110.2430.013.30X10-3-81.4419.88511.65X10-4-6.76-1.52X1041.70X104106.2135.003.25X10-3-74.8126.51527.62X10-4-5.89-1.52X1041.51X10498.3340.003.19X10-3-65.3835.94568.80X10-4-4.98-1.52X1041.30X10490.0545.003.14X10-3-52.8448.485168.86X10-4-4.08-1.52X1041.08X10481.72以lnK對1/T作圖如下，所得直線斜率就是所求溫度范圍內5由圖可求得直線斜率：m=-5.89-(-4.98)/(3.30X10-3-3.10X10-3)=-15167故A"=-15167當t=28.01°C時，即當1/T=1/301.16時，由圖可得lnK=-7.20根據公式W%—RTlnKqAG“，=A氣一TMo o o得t=25C時，ArG%=-8.3145X301.16X(-7.20)=1.80X104ArS%=(-1.52-1.80)X104/301.16=-110.24