Question

17．某研究小組在實驗室探究氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應(yīng)平衡常數(shù)和水解反應(yīng)速率的測定．
（1）將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
實驗測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于如表：

溫度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡總壓強/kPa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡氣體總濃 度/mol•L-1	2.4×10-3	3.4×10-3	4.8×10-3	6.8×10-3	9.4×10-3

①可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達到平衡的是BC．
A．2v（NH₃）=v（CO₂）
B．密閉容器中總壓強不變
C．密閉容器中混合氣體的密度不變
D．密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計算25.0℃時的分解平衡常數(shù)：K=1.6×10^-8（mol•L^-1）³．
③取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個帶活塞的密閉真空容器中，在25.0℃下達到分解平衡．若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加 （填“增加”，“減少”或“不變”）．
④氨基甲酸銨分解反應(yīng)的焓變△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），熵變△S＞0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測定水解反應(yīng)速率，得到c（NH₂COO^-）隨時間的變化趨勢如圖所示．

⑤計算25.0℃時，0～6min氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率：0.05mol/（L•min）．
⑥根據(jù)圖中信息，如何說明該水解反應(yīng)速率隨溫度升高而增大：25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大．

Answer 1

分析 （1）①A、沒有標(biāo)明正逆反應(yīng)速率，無法判斷平衡狀態(tài)；
B、由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)之和不相等，壓強不變，達到了平衡狀態(tài)；
C、由于反應(yīng)物是固體，沒有達到平衡狀態(tài)，氣體質(zhì)量會變化，容器體積不變，密度也會發(fā)生變化，所以密度不變，達到了平衡狀態(tài)；
D、氨氣體積分數(shù)不變，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變；
②根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達式進行計算．
③根據(jù)平衡移動原理判斷；
④根據(jù)溫度對化學(xué)平衡移動的影響以及反應(yīng)前后氣體量的變化來確定焓變和熵變的符號；
（2）⑤根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式V=$\frac{△c}{△t}$計算；
⑥由圖象數(shù)據(jù)可以得出，用不同初始濃度，不同溫度下的平均速率的大小來說明．

解答 解：（1）①A、沒有標(biāo)明正逆反應(yīng)速率，無法判斷平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B、由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)之和不相等，壓強不變，達到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C、由于反應(yīng)物是固體，沒有達到平衡狀態(tài)，氣體質(zhì)量會變化，容器體積不變，密度也會發(fā)生變化，所以密度不變，達到了平衡狀態(tài)，故正確；
D、氨氣體積分數(shù)不變，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不變，故D錯誤；
故選BC；
②根據(jù)反應(yīng)：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），n（NH₃）=2n（CO₂），所以K=c（CO₂）=$\frac{1}{3}$×4.8×10^-3mol•L^-1=1.6×10^-3mol•L^-1，c（NH₃）=$\frac{2}{3}$×4.8×10^-3mol•L^-1=3.2×10^-3mol•L^-1，依據(jù)平衡常數(shù)的表達式，25.0℃時氨基甲酸銨的分解平衡常數(shù)為：1.6×10^-3mol•L^-1×（3.2×10^-3mol•L^-1）²≈1.6×10^-8（mol•L^-1）³，
故答案為：K=1.6×10^-8（mol•L^-1）³；
③壓縮容器體積，增大了壓強，平衡向著逆向移動，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加，故答案為：增加；
④根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析：溫度越高，則平衡氣體的總濃度越大，所以升高溫度，平衡正向移動，反應(yīng)是吸熱的，反應(yīng)物是固體，產(chǎn)物是氣體，該反應(yīng)是熵增加的過程，即△H＞0，△S＞0，故答案為：＞；＞；
（2）⑤化學(xué)反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.2mol/L-1.9mol/L}{6min}$=0.05mol/（L•min），故答案為：0.05mol/（L•min）；
⑥因25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大，
故答案為：25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大．

點評 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，平衡常數(shù)的計算、反應(yīng)速率的計算等，注重了基礎(chǔ)知識的考查，本題難度中等．