Question

10．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．
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（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上述反应速率，得到c（NH₂COO^-）随时间变化趋势如图所示．

⑤计算25℃时，0～6min上述反应中氨基甲酸铵的平均速率0.05mol/（L•min）．
⑥根据图中信息，如何说明上述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移动的影响来回答；
④氨基甲酸铵分解反应是吸热反应；
（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、该反应是气体体积增大的反应，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$\frac{2}{3}$．故D错误；
故答案为：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3.2×10^-3 mol/L、1.6×10^-3 mol/L，代入平衡常数表达式：K=（3.2×10^-3 ）²×1.6×10^-3 =1.6×10^-8，
故答案为：1.6×10^-8；
③若在恒温下压缩容器体积，则压强增大，平衡逆向移动，所以固体质量会增加，
故答案为：增加；
④氨基甲酸铵分解反应是吸热反应，反应焓变大于0，△H＞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 本题考查较为综合，涉及化学平衡状态的判断、平衡常数的计算，反应速率的计算等，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，题目注重了基础知识的考查，本题难度较大．