Question

12．在學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)速率知識后，某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了科學(xué)探究活動．
[探究活動一]探究金屬與不同酸反應(yīng)的反應(yīng)速率：常溫下，用經(jīng)過砂紙打磨的鋁片中取兩片質(zhì)量相等、表面積相同的鋁片，分別加入到盛有體積相同、c（H⁺）相同，足量的稀硫酸和稀鹽酸溶液的兩支試管中，發(fā)現(xiàn)鋁片在稀鹽酸中消失的時間比在稀硫酸中短．
（1）對[探究活動一]實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)生的原因，請你幫該研究性學(xué)習(xí)小組提出兩個假設(shè)：
假設(shè)ⅠSO₄^2-對鋁與H⁺的反應(yīng)有抑制作用．假設(shè)ⅡCl^-對鋁與H⁺的反應(yīng)有促進(jìn)作用．
并請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對以上假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證：
驗(yàn)證假設(shè)Ⅰ向上述稀鹽酸中加入少量硫酸鈉、硫酸鉀等可溶性硫酸鹽，如果反應(yīng)速率減小，則假設(shè)①成立．驗(yàn)證假設(shè)Ⅱ向上述稀硫酸中加入少量氯化鈉、氯化鉀等可溶性氯化物，如果能加快反應(yīng)速率，則假設(shè)②成立．
[探究活動二]某小組在實(shí)驗(yàn)室測定氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應(yīng)平衡常數(shù)和水解反應(yīng)速率．
（2）將一定量純凈的氨基甲酸銨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(jì)），在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．
實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于表：

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

①可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是BC．
A．2v（NH₃）=v（CO₂）B．密閉容器中總壓強(qiáng)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?jǐn)?shù)不變
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計(jì)算25.0℃時的分解平衡常數(shù)：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℃下達(dá)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”、“減小”或“不變”）．
④氨基甲酸銨分解反應(yīng)的焓變△H＞0，熵變△S     0（填＞、＜或=）．
（3）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^-）隨時間變化趨勢如圖1所示．
⑤計(jì)算25℃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）鋁片在稀鹽酸中產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率比在稀硫酸中的快，可能原因有二：SO₄^2-對鋁與H⁺的反應(yīng)有抑制作用或Cl^-對鋁與H⁺的反應(yīng)有促進(jìn)作用；如驗(yàn)證假設(shè)是否成立，可分別在酸性加入氯化物或硫酸鹽，觀察生成氫氣的速率是否變化；
（2）①根據(jù)達(dá)到平衡狀態(tài)的特征：各組分濃度不再變化，正逆反應(yīng)速率相等進(jìn)行判斷；
②根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算．
③根據(jù)平衡移動原理判斷；
④△S是物質(zhì)的混亂程度的，氨基甲酸銨分解反應(yīng)固體變成氣體；
（3）⑤根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式來計(jì)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）鋁片在稀鹽酸中產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)速率比在稀硫酸中的快，可能原因有二：SO₄^2-對鋁與H⁺的反應(yīng)有抑制作用或Cl^-對鋁與H⁺的反應(yīng)有促進(jìn)作用
故答案為：SO₄^2-對鋁與H⁺的反應(yīng)有抑制作用；Cl^-對鋁與H⁺的反應(yīng)有促進(jìn)作用；
①如假設(shè)①成立，則可向上述稀鹽酸中加入少量硫酸鈉、硫酸鉀等可溶性硫酸鹽，如果反應(yīng)速率減小，則假設(shè)①成立，
故答案為：向上述稀鹽酸中加入少量硫酸鈉、硫酸鉀等可溶性硫酸鹽，如果反應(yīng)速率減小，則假設(shè)①成立；
②如假設(shè)②成立，則向上述稀硫酸中加入少量氯化鈉、氯化鉀等可溶性氯化物，如果能加快反應(yīng)速率，則假設(shè)②成立，
故答案為：向上述稀硫酸中加入少量氯化鈉、氯化鉀等可溶性氯化物，如果能加快反應(yīng)速率，則假設(shè)②成立；
（2）：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(jì)量數(shù)之和不相等，壓強(qiáng)不變，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；
C、由于反應(yīng)物是固體，沒有達(dá)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(dá)到了平衡狀態(tài)，故正確；
D、氨氣體積分?jǐn)?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；
故答案為：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(dá)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(qiáng)，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氨基甲酸銨分解反應(yīng)是固體變成氣體，混亂程度變大，△S＞0，
故答案為：＞；
（3）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(diǎn)評 本題考查了鋁與酸反應(yīng)快慢可能的假設(shè)情況，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)的計(jì)算，反應(yīng)速率的計(jì)算等，注重了基礎(chǔ)知識的考查，本題難度較大．