Question

15．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）的分解反应．
（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表：

温度/℃	15	20	25	30	35
平衡总压强/kPa	5.7	8.3	12	17.1	24
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该可逆反应的平衡常数的表达式为K=c²（NH₃）c（CO₂）
②可以判断该分解反应已经达到平衡的是BD．
A．2v（NH₃）=v（CO₂）
B．密闭容器中混合气体的密度不变
C．密闭容器中CO₂的体积分数不变
D．密闭容器中总压强不变
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℃下达到分解平衡．若在恒温下增大容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将减少（填“增加”、“减少”或“不变”）．
④该反应的焓变△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”，下同），熵变△S＞0
（2）在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫．
已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
请写出CO与SO₂反应的热化学方程式2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270.0kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，纯固体不能列入表达式中；
②结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判断；
③若在恒温下增大容器体积，压强减小，平衡正向移动；
④由表格中数据可知，升高温度，平衡总压强增大，则平衡正向移动，且气体的混乱度增大；
（2）由①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
结合盖斯定律可知，①-②-③得到2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）．

解答 解：（1）①由NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）可知，K=c²（NH₃）c（CO₂），故答案为：K=c²（NH₃）c（CO₂）；
②A．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B正确；
C．生成物中氨气与二氧化碳的体积比为2：1，则密闭容器中CO₂的体积分数不变，不能说明正逆反应速率相等、各组分浓度不变，故C错误；
D．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D正确；
故答案为：BD；
③若在恒温下增大容器体积，压强减小，平衡正向移动，则氨基甲酸铵固体的质量将减少，故答案为：减少；
④由表格中数据可知，升高温度，平衡总压强增大，则平衡正向移动，且气体的混乱度增大，则该反应的焓变△H＞0，熵变△S＞0，
故答案为：＞；＞；
（2）由①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
结合盖斯定律可知，①-②-③得到2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），△H=（-393.5kJ•mol^-1）-（+172.5kJ•mol^-1）-（-296.0kJ•mol^-1）=-270.0kJ•mol^-1，
即热化学方程式为2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270.0kJ•mol^-1，
故答案为：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270.0kJ•mol^-1．

点评 本题考查化学平衡的计算及焓变计算，为高频考点，把握K的表达式、平衡特征及判定、平衡移动、盖斯定律等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度不大．