Question

13．科学研究小组对氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）的分解和水解反应进行探究．
（1）25℃时，将NH₂COON₄固体置于体积恒定的密闭真空容器中，发生分解反应．NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+C0₂（g）
①该反应的平衡常数表达式K=[NH₃]²•[C0₂]．
②下列能判断该反应已达到化学平衡的标志是AC．
A．v_正（NH₃）=2v_逆（CO₂） B．容器中混合气体的体积不变 
C．容器内压强不变 D．容器中氨气的体积分数不变
（2）氨基甲酸铵易水解，NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．该研究小组在温度T₁、T₂（T₁≠T₂）下，测定两份不同浓度氨基甲酸铵溶液的水解反应速率，得到c（NH₂COO^-）随时间的变化曲线如图所示．
①温度T₁时，0～6min氨基甲酸铵水解率为11.11%（保留到小数点后2位，下同）； NH₂COO^-平均水解速率为0.03mol/（L•min）．
②据图判断T₁＞T₂（填“＞”、“＜”“=”），理由为在0～6min时段，T₁、T₂反应速率相同，但是温度T₂的起始浓度大于T₁，说明温度T₁＞T₂．
（3）制取氨基甲酸铵需氨气．近年，科学家提出：在常温、常压、催化剂等条件下，由空气中N₂与H₂O合成NH₃的新思路．
已知：
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6lkJ•mol^-1
请写出N₂与H₂O合成NH₃的热化学方程式2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①根据反应NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+C0₂（g）及平衡常数的概念写出该反应的平衡常数表达式；
②达到平衡状态特征时，正逆反应速率相等，各组分浓度不再变化，据此进行判断；
（2）①温度T₁时，0～6min氨基甲酸铵分解了（1.8-1.6）mol/L=0.2mol/L，据此计算分解率；根据v=$\frac{△c}{△t}$计算NH₂COO^-平均水解速率；
②根据在0～6min时段，T₁、T₂反应速率相同，但是温度T₂的起始浓度大于T₁进行判断；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），据此分析．

解答 解：（1）①NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+C0₂（g）的平衡常数表达式K=[NH₃]²•[C0₂]，
故答案为：[NH₃]²•[C0₂]；
②A．v_正（NH₃）=2v_逆（CO₂），证明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故A正确；
B．容器中混合气体的体积不变：由于容器的容积不变，则混合气体的总体积不变，无法判断是否达到平衡状态，故B错误；
C．容器内压强不变，说明混合气体的物质的量不再变化，则正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故C正确；
D．反应中氨气和二氧化碳的体积之比为2：1，则容器中氨气的体积分数始终不变，无法判断是否达到平衡状态，故D错误；
故答案为：AC；
（2）①根据图象可知，温度T₁时，0～6min氨基甲酸铵分解了（1.8-1.6）mol/L=0.2mol/L，则其分解率为：$\frac{0.2mol/L}{1.8mol/L}$×100%≈11.11%；
NH₂COO^-平均水解速率为：v=$\frac{0.2mol/L}{6min}$=0.03mol/（L•min），
故答案为：11.11%；0.03mol/（L•min）；
②图象中纵坐标为c（NH₂COO^-），横坐标为时间，在0～6min时段，T₁、T₂反应速率相同，但是温度T₂的起始浓度大于T₁，说明温度T₁＞T₂，
故答案为：＞；在0～6min时段，T₁、T₂反应速率相同，但是温度T₂的起始浓度大于T₁，说明温度T₁＞T₂；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由盖斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），△H=（-92.4kJ•mol^-1）×2-（-571.6kJ•mol^-1）×3=+1530 kJ•mol^-1，
故答案为：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530 kJ•mol^-1．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、化学反应速率的计算、热化学方程式的计算，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学计算能力，注意明确盖斯定律的含义及应用方法，熟练掌握化学平衡状态的判断方法．