Question

【題目】某研究小組在實(shí)驗(yàn)室探究氨基甲酸銨(NH2COONH4)分解反應(yīng)平衡常數(shù)和水解反應(yīng)速率的測定。

(1)將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì))，在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，實(shí)驗(yàn)測得的不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表：

①可以判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是___________

A. 2v(NH3)＝v(CO2)

B. 密閉容器中總壓強(qiáng)不變

C. 密閉容器中混合氣體的密度不變

D. 密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計(jì)算25.0 ℃時(shí)氨基甲酸銨的分解平衡常數(shù)表達(dá)式為________；平衡常數(shù)為________；

③取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個(gè)帶活塞的密閉真空容器中，在25.0 ℃下達(dá)到分解平衡。若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量_______ (填“增加”“減少”或“不變”)。

④氨基甲酸銨分解反應(yīng)的焓變ΔH________0(填“＞”“＝”或“＜”)，熵變ΔS______0(填“＞”“＝”或“＜”)。

(2)已知：NH2COONH4＋2H2ONH4HCO3＋NH3·H2O。

該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測定其水解反應(yīng)速率，得到c(NH2COO-)隨時(shí)間的變化趨勢如圖所示。

⑤計(jì)算25.0 ℃時(shí)，0～6 min氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率：_______

⑥根據(jù)圖中信息，如何說明該水解反應(yīng)速率隨溫度升高而增大：25.0 ℃時(shí)反應(yīng)物的起始濃度較小，但0～6 min的平均反應(yīng)速率(曲線的斜率)仍比15.0 ℃時(shí)的________(填“大”或“小”)。

Answer 1

【答案】BC K＝c2(NH3)·c(CO2) 1.6×10-8(molL-1)3 增加 ＞ ＞ 0.05mol·L－1·min－1 大

【解析】

(1)①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征分析判斷；②根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算；③根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響分析判斷；④根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響以及反應(yīng)前后氣體量的變化來確定焓變和熵變的符號(hào)；

(2)⑤根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式v=計(jì)算；⑥根據(jù)圖像曲線的斜率判斷。

(1)①A、各物質(zhì)的反應(yīng)速率等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，該等量關(guān)系在任何時(shí)候都不成立，無法判斷是否為平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；

B、由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，容器中氣體的壓強(qiáng)不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故B正確；

C、由于反應(yīng)物是固體，氣體質(zhì)量會(huì)變化，容器體積不變，密度也會(huì)發(fā)生變化，所以密度不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；

D、根據(jù)方程式，氨氣的體積分?jǐn)?shù)始終為不變，氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變，不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；

故選BC；

②根據(jù)反應(yīng)：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，n(NH3)=2n(CO2)，所以c(CO2)=×4.8×10-3molL-1=1.6×10-3molL-1，c(NH3)=×4.8×10-3molL-1=3.2×10-3molL-1，依據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式K= c2(NH3) c(CO2)，25.0℃時(shí)氨基甲酸銨的分解平衡常數(shù)為：K=1.6×10-3molL-1×(3.2×10-3molL-1)2=1.6×10-8(molL-1)3，故答案為：K=c2(NH3) c(CO2)；1.6×10-8(molL-1)3；

③壓縮容器體積，增大了壓強(qiáng)，平衡向著逆向移動(dòng)，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加，故答案為：增加；

④根據(jù)表中的數(shù)據(jù)溫度越高，則平衡氣體的總濃度越大，所以升高溫度，平衡正向移動(dòng)，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物是固體，產(chǎn)物是氣體，該反應(yīng)是熵增加的過程，即△H＞0，△S＞0，故答案為：＞；＞；

(2)⑤化學(xué)反應(yīng)速率v= ==0.05mol/(Lmin)，故答案為：0.05mol/(Lmin)；

⑥根據(jù)圖像，盡管25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但溫度高于15℃，使得0～6min的平均反應(yīng)速率(曲線的斜率)仍比15℃大，故答案為：大。