Question

5．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定．
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭 真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：
NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表：

温度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡总压强/kPa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡气体总浓度/mol•L-1	2.4×10-3	3.4×10-3	4.8×10-3	6.8×10-3	9.4×10-3

①可以判断该分解反应已经达到平衡的是BC．
A．2v（NH₃）=v（CO₂）
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算 25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数：K=c²（NH₃）•c（CO₂）=（$\frac{2}{3}$c_总）²（$\frac{1}{3}$c_总）=$\frac{4}{27}$×（4.8×10^-3）³=1.6×10^-8．
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在 25.0℃下达到分解平衡．若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量增加（填“增加”、“减少”或“不变”）．
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），熵变△S＞0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定其水解反应速率，得到c（NH₂COO^-）随时间的变化趋势如图所示．
⑤计算 25.0℃时，0～6min 氨基甲酸铵水解反应的平均速率：0.05mol•L^-1•min^-1．
⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：25.0℃时反应物的起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15.0℃时的大．

Answer 1

分析 （1）①根据化学平衡的标志来判断；
②先根据反应 NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．可知平衡时容器内气体的浓度之比为2：1，由总浓度求出NH₃、CO₂ 的平衡浓度，最后代入平衡常数的表达式来计算；
③根据压强对化学平衡的影响判断平衡移动的方向从而判断氨基甲酸铵固体的质量的变化情况；
④根据表中数据判断随着温度升高，平衡移动的方向，从而判断出正反应是吸热还是放热；根据气态物质的熵大于液态物质的熵判断出熵变；
（2）⑤根据化学反应速率的公式来计算；
⑥由图象数据可以得出，用不同初始浓度，不同温度下的平均速率的大小来说明．

解答 解：（1）①A．因未指明速率的方向，无法确定正逆反应速率的关系，故A错误；
B．该反应是气体体积增大的反应，故当容器内压强不变时，已达到平衡，故B正确；
C．该反应是气体质量增大的反应，故当密闭容器中混合气体的密度不变，已达到平衡，故C正确；
D．因反应物（NH₂COONH₄）是固体物质，所以密闭容器中NH₃的体积分数始终不变，为2/3，故D错误；
故选：BC；
②容器内气体的浓度之比为2：1，故NH₃和CO₂的浓度分别为$\frac{2}{3}$c_总、$\frac{1}{3}$c_总，代入平衡常数表达式：
K=c²（NH₃）•c（CO₂）=（$\frac{2}{3}$c_总）²（$\frac{1}{3}$c_总）=$\frac{4}{27}$×（4.8×10^-3 ）³ =1.6×10^-8，故答案为：1.6×10^-8；
③压缩容器体积，气体压强增大，平衡向逆向移动，氨基甲酸铵质量增加，故答案为：增加； 
④从表中数据可以看出，随着温度升高，气体的总浓度增大，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，△H＞0；反应中固体变为气体，混乱度增大，△S＞0，
故答案为：＞；＞；
（2）⑤化学反应速率V=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{（2.2-1.9）mol•{L}^{-1}}{6min}$=0.05mol/（L•min），故答案为：0.05mol/（L•min）；
⑥因25℃反应物起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大，
故答案为：25℃反应物起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大．

点评 本题是一道考查化学反应速率概念及其计算，化学平衡、化学平衡常数的概念及其计算，以及判断反应的焓变、熵变等相关知识的试题，要求考生利用图表、进行数据分析判断，吸收、提取有效信息，突出了化学信息运用能力的考查．同时，对于作为化学的基本技能之一的化学计算，渗透在相关的知识块之中，强调计算的实用性以及认识、解决问题的综合性．