Question

14．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），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)列于下表：

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
（×10-3 mol•L-1）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

（1）氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達式為K=c²（NH₃）•c（CO₂）．
（2）判斷氨基甲酸銨分解反應(yīng)的△H＞0（填“＞”、“＜”或“=”），其原因是什么？由表格中，數(shù)據(jù)可知：升高溫度，氣體的平衡總濃度增大，平衡正向移動，故△H＞0
（3）判斷氨基甲酸銨分解反應(yīng)的△S＞_0（填“＞”、“＜”或“=”），該反應(yīng)在任何溫度下是否一定能自發(fā)進行？高溫下反應(yīng)能自發(fā)進行．
（4）升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)K如何變化？增大，增大容器的壓強，K值如何變化？不變．（填“變大”“變小”或“不變”）．
（5）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，計算25℃時，氨基甲酸銨的分解平衡常數(shù)1.6×10^-8．
（6）將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中（固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡，判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡的是C
A．2v（NH₃）=v（CO₂）                  B．密閉容器中混合氣體平均分子量不變
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．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度系數(shù)次方的乘積}{反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方的乘積}$，固體和純?nèi)軇┎涣腥氡磉_式中；
（2）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；
（3）根據(jù)反應(yīng)前后氣體量的變化來確定熵變的符號，該溫度下能自發(fā)進行原因是△G＜0；據(jù)此分析；
（4）平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，改變溫度平衡正向移動，K增大，平衡逆向移動，K減��；
（5）根據(jù)K=c²（NH₃）•c（CO₂）計算；
（6）反應(yīng)到達平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，由此進行判斷；

解答 解：（1）反應(yīng)NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）的K=c²（NH₃）•c（CO₂），故答案為：K=c²（NH₃）•c（CO₂）；
（2）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，即△H＞0，故答案為：＞；由表格中，數(shù)據(jù)可知：升高溫度，氣體的平衡總濃度增大，平衡正向移動，故△H＞0；
（3）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△S＞0，因為△G＜0能自發(fā)進行，又△H＞0，△S＞0，所以高溫下反應(yīng)能自發(fā)進行，故答案為：＞；高溫下反應(yīng)能自發(fā)進行；
（4）平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，因為該反應(yīng)△H＞0，則升高溫度平衡正向移動，K增大；增大容器的壓強，K值不變，故答案為：增大；不變；
（5）設(shè)二氧化碳濃度的變化量x，
NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
初始濃度：0         0
變化濃度：2x        x
平衡濃度：2x        x
則3x=4.8×10^-3mol/L，即x=1.6×10^-3mol/L，K=1.6×10^-3mol/L×（3.2×10^-3）²≈1.6×10^-8，故答案為：1.6×10^-8；
（6）A．2v（NH₃）═v（CO₂），未指明正逆反應(yīng)，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，不一定是平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．反應(yīng)NH₂COONH₄（s）═2NH₃（g）+CO₂（g），反應(yīng)后氨氣和二氧化碳的體積之比一直未2：1，所以混合氣體平均分子量一直不變，不能證明達到平恒狀態(tài)，故B錯誤；
C．密閉容器中混合氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$，質(zhì)量不守恒，分子變化，V不變，容器中總密度不變，證明達到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變，不能證明達到平恒狀態(tài)，故D錯誤．
故選C．

點評 本題涉及化學(xué)平衡的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的計算、化學(xué)平衡的移動等知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．