Question

12．在学习了化学反应速率知识后，某研究性学习小组进行了科学探究活动．
[探究活动一]探究金属与不同酸反应的反应速率：常温下，用经过砂纸打磨的铝片中取两片质量相等、表面积相同的铝片，分别加入到盛有体积相同、c（H⁺）相同，足量的稀硫酸和稀盐酸溶液的两支试管中，发现铝片在稀盐酸中消失的时间比在稀硫酸中短．
（1）对[探究活动一]实验现象发生的原因，请你帮该研究性学习小组提出两个假设：
假设ⅠSO₄^2-对铝与H⁺的反应有抑制作用．假设ⅡCl^-对铝与H⁺的反应有促进作用．
并请你设计实验对以上假设进行验证：
验证假设Ⅰ向上述稀盐酸中加入少量硫酸钠、硫酸钾等可溶性硫酸盐，如果反应速率减小，则假设①成立．验证假设Ⅱ向上述稀硫酸中加入少量氯化钠、氯化钾等可溶性氯化物，如果能加快反应速率，则假设②成立．
[探究活动二]某小组在实验室测定氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）分解反应平衡常数和水解反应速率．
（2）将一定量纯净的氨基甲酸铵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（℃）	15.0	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状态的是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：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加（填“增加”、“减小”或“不变”）．
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H＞0，熵变△S     0（填＞、＜或=）．
（3）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1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）铝片在稀盐酸中产生氢气的反应速率比在稀硫酸中的快，可能原因有二：SO₄^2-对铝与H⁺的反应有抑制作用或Cl^-对铝与H⁺的反应有促进作用；如验证假设是否成立，可分别在酸性加入氯化物或硫酸盐，观察生成氢气的速率是否变化；
（2）①根据达到平衡状态的特征：各组分浓度不再变化，正逆反应速率相等进行判断；
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△S是物质的混乱程度的，氨基甲酸铵分解反应固体变成气体；
（3）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）铝片在稀盐酸中产生氢气的反应速率比在稀硫酸中的快，可能原因有二：SO₄^2-对铝与H⁺的反应有抑制作用或Cl^-对铝与H⁺的反应有促进作用
故答案为：SO₄^2-对铝与H⁺的反应有抑制作用；Cl^-对铝与H⁺的反应有促进作用；
①如假设①成立，则可向上述稀盐酸中加入少量硫酸钠、硫酸钾等可溶性硫酸盐，如果反应速率减小，则假设①成立，
故答案为：向上述稀盐酸中加入少量硫酸钠、硫酸钾等可溶性硫酸盐，如果反应速率减小，则假设①成立；
②如假设②成立，则向上述稀硫酸中加入少量氯化钠、氯化钾等可溶性氯化物，如果能加快反应速率，则假设②成立，
故答案为：向上述稀硫酸中加入少量氯化钠、氯化钾等可溶性氯化物，如果能加快反应速率，则假设②成立；
（2）：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；
故答案为：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氨基甲酸铵分解反应是固体变成气体，混乱程度变大，△S＞0，
故答案为：＞；
（3）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 本题考查了铝与酸反应快慢可能的假设情况，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，本题难度较大．