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(cè)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(cè)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(cè)定其水解反應(yīng)速率，得到c(NH2COO-)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)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。