Question

5．某研究小組在實驗室探究氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應平衡常數(shù)和水解反應速率的測定．
（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（假設容器體積不變，固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡：
NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
實驗測得的不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表：

溫度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡總壓強/kPa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡氣體總濃度/mol•L-1	2.4×10-3	3.4×10-3	4.8×10-3	6.8×10-3	9.4×10-3

①可以判斷該分解反應已經(jīng)達到平衡的是BC．
A．2v（NH₃）=v（CO₂）
B．密閉容器中總壓強不變
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數(shù)不變
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計算 25.0℃時氨基甲酸銨的分解平衡常數(shù)：K=c²（NH₃）•c（CO₂）=（$\frac{2}{3}$c_總）²（$\frac{1}{3}$c_總）=$\frac{4}{27}$×（4.8×10^-3）³=1.6×10^-8．
③取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個帶活塞的密閉真空容器中，在 25.0℃下達到分解平衡．若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加（填“增加”、“減少”或“不變”）．
④氨基甲酸銨分解反應的焓變△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），熵變△S＞0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+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速率，得到c（NH₂COO^-）隨時間的變化趨勢如圖所示．
⑤計算 25.0℃時，0～6min 氨基甲酸銨水解反應的平均速率：0.05mol•L^-1•min^-1．
⑥根據(jù)圖中信息，如何說明該水解反應速率隨溫度升高而增大：25.0℃時反應物的起始濃度較小，但0～6min的平均反應速率（曲線的斜率）仍比15.0℃時的大．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)化學平衡的標志來判斷；
②先根據(jù)反應 NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．可知平衡時容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，由總濃度求出NH₃、CO₂ 的平衡濃度，最后代入平衡常數(shù)的表達式來計算；
③根據(jù)壓強對化學平衡的影響判斷平衡移動的方向從而判斷氨基甲酸銨固體的質(zhì)量的變化情況；
④根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷隨著溫度升高，平衡移動的方向，從而判斷出正反應是吸熱還是放熱；根據(jù)氣態(tài)物質(zhì)的熵大于液態(tài)物質(zhì)的熵判斷出熵變；
（2）⑤根據(jù)化學反應速率的公式來計算；
⑥由圖象數(shù)據(jù)可以得出，用不同初始濃度，不同溫度下的平均速率的大小來說明．

解答 解：（1）①A．因未指明速率的方向，無法確定正逆反應速率的關系，故A錯誤；
B．該反應是氣體體積增大的反應，故當容器內(nèi)壓強不變時，已達到平衡，故B正確；
C．該反應是氣體質(zhì)量增大的反應，故當密閉容器中混合氣體的密度不變，已達到平衡，故C正確；
D．因反應物（NH₂COONH₄）是固體物質(zhì)，所以密閉容器中NH₃的體積分數(shù)始終不變，為2/3，故D錯誤；
故選：BC；
②容器內(nèi)氣體的濃度之比為2：1，故NH₃和CO₂的濃度分別為$\frac{2}{3}$c_總、$\frac{1}{3}$c_總，代入平衡常數(shù)表達式：
K=c²（NH₃）•c（CO₂）=（$\frac{2}{3}$c_總）²（$\frac{1}{3}$c_總）=$\frac{4}{27}$×（4.8×10^-3 ）³ =1.6×10^-8，故答案為：1.6×10^-8；
③壓縮容器體積，氣體壓強增大，平衡向逆向移動，氨基甲酸銨質(zhì)量增加，故答案為：增加； 
④從表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著溫度升高，氣體的總濃度增大，平衡正向移動，則該反應為吸熱反應，△H＞0；反應中固體變?yōu)闅怏w，混亂度增大，△S＞0，
故答案為：＞；＞；
（2）⑤化學反應速率V=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{（2.2-1.9）mol•{L}^{-1}}{6min}$=0.05mol/（L•min），故答案為：0.05mol/（L•min）；
⑥因25℃反應物起始濃度較小，但0～6min的平均反應速率（曲線的斜率）仍比15℃大，
故答案為：25℃反應物起始濃度較小，但0～6min的平均反應速率（曲線的斜率）仍比15℃大．

點評 本題是一道考查化學反應速率概念及其計算，化學平衡、化學平衡常數(shù)的概念及其計算，以及判斷反應的焓變、熵變等相關知識的試題，要求考生利用圖表、進行數(shù)據(jù)分析判斷，吸收、提取有效信息，突出了化學信息運用能力的考查．同時，對于作為化學的基本技能之一的化學計算，滲透在相關的知識塊之中，強調(diào)計算的實用性以及認識、解決問題的綜合性．