Question

20．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）氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）分解反应是NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．
①某物质的标准摩尔生成焓是指在标准状态下由稳定单质生成1mol该物质时的反应焓变．
例如：CH₃COOH的标准摩尔生成焓是指如下反应在标准状态下的焓变△H（CH₃COOH）C（s）+O₂（g）+H₂（g）═CH₃COOH（l）△H（CH₃COOH）
已知NH₂COONH₄（s）、NH₃（g）和CO₂（g）的标准摩尔生成焓分别为△H₁、△H₂和△H₃，则上述NH₂COONH₄分解反应的反应热△H=2△H₂+△H₃-△H₁
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：
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度（℃）	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡气体总浓度 （×10-3mol/L）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

i．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
ii．根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：1.6×10^-8．（保留两位有效数字）
iii．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．下列说法正确的是c．
a、恒温、压缩容器体积，再次达到平衡后，容器内的压强大于原平衡压强
b、恒温、增大容器体积，再次达到平衡后，容器内的c（CO₂）小于原平衡时的浓度
c、固定活塞、升高温度，再次达到平衡后，容器内的压强大于原平衡时的压强．
（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．

①计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率0.05mol/（L•min）．
②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某物质的标准摩尔生成焓是指在标准状态下由稳定单质生成1mol该物质时的反应焓变，分解反应是NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．的焓变△H=生成物总焓-反应物总焓；
②i．根据化学平衡的标志来判断，正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变及其衍生的各种关系符合平衡标志；
ii．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；
iii．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，是恒温恒压容器，根据压强对化学平衡的影响判断平衡移动的方向从而判断氨基甲酸铵固体的质量的变化情况；根据平衡移动原理来分析；
（2）①根据化学反应速率的公式来计算；
②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）①已知NH₂COONH₄（s）、NH₃（g）和CO₂（g）的标准摩尔生成焓分别为△H₁、△H₂和△H₃，则上述NH₂COONH₄分解反应的反应热△H=2△H₂+△H₃-△H₁，
故答案为：2△H₂+△H₃-△H₁；
②i．A、因未指明速率的方向，无法确定正逆反应速率的关系，故A不正确；
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不正确；
故选：BC；
ii．平衡气体总浓度4.8×10^-3mol/L，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；
iii．压缩容器体积，气体压强增大，平衡向逆向移动，氨基甲酸铵质量增加；NH₃的物质的量减少，容器的体积减小，最终平衡时NH₃的物质的量浓度比原平衡大；
a、恒温、压缩容器体积，增大压强平衡逆向进行，再次达到平衡后，容器内的压强小于原平衡压强，故a错误；
b、恒温、增大容器体积，减小压强平衡正向进行，再次达到平衡后，容器内的c（CO₂）大于原平衡时的浓度，故b错误；
c、反应是吸热反应，固定活塞、升高温度，平衡正向进行再次达到平衡后，容器内的压强大于原平衡时的压强，故c正确；
故答案为：c；
（2）①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）；
②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 本题考查了反应焓变、平衡常数、反应速率的计算、化学平衡状态的判断，平衡移动影响因素分析等，注重了基础知识的考查，本题难度中等．