Question

17．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）
实验测得不同温度下的平衡数据列于如表：

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℃时的分解平衡常数：K=1.6×10^-8（mol•L^-1）³．
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•min）．
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℃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．

Answer 1

分析 （1）①A、没有标明正逆反应速率，无法判断平衡状态；
B、由于反应前后气体的化学计量数之和不相等，压强不变，达到了平衡状态；
C、由于反应物是固体，没有达到平衡状态，气体质量会变化，容器体积不变，密度也会发生变化，所以密度不变，达到了平衡状态；
D、氨气体积分数不变，不能说明正逆反应速率相等，各组分浓度不变；
②根据化学平衡常数的表达式进行计算．
③根据平衡移动原理判断；
④根据温度对化学平衡移动的影响以及反应前后气体量的变化来确定焓变和熵变的符号；
（2）⑤根据化学反应速率的公式V=$\frac{△c}{△t}$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、没有标明正逆反应速率，无法判断平衡状态，故A错误；
B、由于反应前后气体的化学计量数之和不相等，压强不变，达到了平衡状态，故B正确；
C、由于反应物是固体，没有达到平衡状态，气体质量会变化，容器体积不变，密度也会发生变化，所以密度不变，达到了平衡状态，故正确；
D、氨气体积分数不变，不能说明正逆反应速率相等，各组分浓度不变，故D错误；
故选BC；
②根据反应：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，依据平衡常数的表达式，25.0℃时氨基甲酸铵的分解平衡常数为：1.6×10^-3mol•L^-1×（3.2×10^-3mol•L^-1）²≈1.6×10^-8（mol•L^-1）³，
故答案为：K=1.6×10^-8（mol•L^-1）³；
③压缩容器体积，增大了压强，平衡向着逆向移动，氨基甲酸铵固体的质量增加，故答案为：增加；
④根据表中的数据分析：温度越高，则平衡气体的总浓度越大，所以升高温度，平衡正向移动，反应是吸热的，反应物是固体，产物是气体，该反应是熵增加的过程，即△H＞0，△S＞0，故答案为：＞；＞；
（2）⑤化学反应速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.2mol/L-1.9mol/L}{6min}$=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 本题考查了化学平衡状态的判断，平衡常数的计算、反应速率的计算等，注重了基础知识的考查，本题难度中等．