Question

8．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 （×10-3mol/L）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是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℃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大（填“增加”、“减小”或“不变”）；
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H＞0；
（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^-）随时间变化趋势如图所示．
⑤计算25℃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）①结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态；
②K=c²（NH₃）•c（CO₂），结合平衡浓度计算K；
③25℃下达到分解平衡．若在恒温下压缩容器体积，平衡逆向移动；
④由表格中数据可知，温度越高，气体的平衡浓度越大，可知升高温度平衡正向移动；
（2）⑤结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
⑥25℃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．

解答 解：（1）①A．2v（NH₃）═v（CO₂），不能说明正逆反应速率相等，不一定是平衡状态，故A错误；
B．反应是一个前后系数和变化的反应，密闭容器中总压强不变，证明达到了平衡状态，故B正确；
C．密闭容器中混合气体的密度ρ=m/V，质量不守恒，分子变化，V不变，容器中总密度不变，证明达到了平衡状态，故C正确；
D．密闭容器中氨气的体积分数不变，不能证明达到平恒状态，故D错误，
故答案为：BC；
②反应NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）的K=c²（NH₃）•c（CO₂），
设二氧化碳浓度的变化量x，
NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
初始浓度：0                  0
变化浓度：2x                 x
平衡浓度：2x                 x
则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（mol•L^-1）³，
故答案为：1.6×10^-8（mol•L^-1）³； 
③若在恒温下压缩容器体积，则会将压强增大，该反应为气体体积增大的反应，责任平衡向左移动，固体质量增大，
故答案为：增大； 
④由表中的数据可知：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，即△H＞0，
故答案为：＞； 
（2）⑤25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率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由图可知，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，可说明水解反应速率随温度升高而增大，
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 本题考查物质分解反应的K及速率测定，为高频考点，把握图象及表格数据的应用、化学平衡判定、平衡移动、K及速率的计算为解答的关键，侧重分析与计算、实验能力的考查，综合性较强，题目难度不大．