Question

9．氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種用途廣泛的化工原料，其制備原理為：2NH₃（g）+C0₂（g）?NH₂C00NH₄（s）．實(shí)驗(yàn)室可用如圖1所示裝置制備：
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）制備NH₂COONH₄的反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）；要提高NH₂COONH₄的產(chǎn)率可采取的措施為增大壓強(qiáng)、適當(dāng)降低溫度．
（2）裝置中盛液體石蠟的鼓泡瓶作用是通過(guò)觀察氣泡，使氣體流速均勻，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例．
（3）一定條件下，在恒容密閉容器中通入體積比為2：1的NH₃和CO₂制備NH₂COONH₄固體．
①下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd．
a、NH₃和CO₂物質(zhì)的量之比為2：1
b．密閉容器中混合氣體的密度不變
c、反應(yīng)的焓變不變
d．固體的質(zhì)量不在發(fā)生變化
②實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下達(dá)到平衡時(shí)氣體的總濃度如表

溫度（℃）	20.0	30.0	40.0
平衡時(shí)氣體總濃度 （×10-3mol•L-1）	3.4	4.8	6.8

30.0℃時(shí)該反應(yīng)平衡常數(shù)K的計(jì)算式為$\frac{1}{（\frac{2}{3}×4.8×1{0}^{-3}）^{2}×（\frac{1}{3}×4.8×1{0}^{-3}）}$（不必計(jì)算結(jié)果）
（4）己知：NH₂C00NH₄+2H₂0?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．分別用三份不份不同初始濃度的NH₂COONH₄溶液測(cè)定不同溫度下的水解反應(yīng)速率，得到c（NH₂COO^-）隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖2所示．
①15℃時(shí)，0～6min內(nèi)NH₂COONH₄水解反應(yīng)的平均速率為0.05mol/（L•min）．
②對(duì)比圖中曲線a、b、c可知，水解反應(yīng)速率最大的是b．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，2NH₃（g）+C0₂（g）?NH₂C00NH₄（s），要提高NH₂COONH₄的產(chǎn)率可采取的措施是改變條件促進(jìn)平衡正向進(jìn)行；
（2）液體石蠟鼓泡瓶的主要作用是控制反應(yīng)進(jìn)行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比；
（3）①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
②化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，固體和純?nèi)軇┎涣腥氡磉_(dá)式中，并根據(jù)平衡數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算；
（4）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的公式來(lái)計(jì)算；
②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(lái)說(shuō)明．

解答 解：（1）2NH₃（g）+C0₂（g）?NH₂C00NH₄（s），反應(yīng)的△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行則△H-T△S＜0，△H＜0，
要提高NH₂COONH₄的產(chǎn)率，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，可以增大壓強(qiáng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向進(jìn)行，
故答案為：＜；增大壓強(qiáng)、適當(dāng)降低溫度；
（2）液體石蠟鼓泡瓶的作用是控制反應(yīng)進(jìn)行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比，通過(guò)觀察氣泡，使氣體流速均勻，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例，
故答案為：通過(guò)觀察氣泡，使氣體流速均勻，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例；
（3）①2NH₃（g）+C0₂（g）?NH₂C00NH₄（s），反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
a、NH₃和CO₂物質(zhì)的量之比為2：1是反應(yīng)比，反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)比也是2：1，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)前后氣體體積不變，氣體質(zhì)量減小，當(dāng)密閉容器中混合氣體的密度不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c、反應(yīng)的焓變和反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)無(wú)關(guān)，反應(yīng)焓變與反應(yīng)物和生成物能量有關(guān)，與反應(yīng)過(guò)程無(wú)關(guān)，反應(yīng)焓變始終不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；
d．固體的質(zhì)量不在發(fā)生變化，說(shuō)明氣體物質(zhì)的量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：bd；
②一定條件下，在恒容密閉容器中通入體積比為2：1的NH₃和CO₂制備NH₂COONH₄固體，30°C平衡總濃度為4.8×10^-3mol/L，則NH₃和濃度為4.8×10^-3mol/L×$\frac{2}{3}$，CO₂濃度為4.8×10^-3mol/L×$\frac{1}{3}$
  2NH₃（g）+C0₂（g）?NH₂C00NH₄（s），
平衡常數(shù)K=$\frac{1}{（\frac{2}{3}×4.8×1{0}^{-3}）^{2}×（\frac{1}{3}×4.8×1{0}^{-3}）}$
故答案為：$\frac{1}{（\frac{2}{3}×4.8×1{0}^{-3}）^{2}×（\frac{1}{3}×4.8×1{0}^{-3}）}$；
（4）①化學(xué)反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.2mol/L-1.9mol/L}{6min}$=0.05mol/（L•min），
故答案為：0.05mol/（L•min）；
②因25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大，
故答案為：25℃反應(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線的斜率）仍比15℃大．b水解反應(yīng)速率最大，
故答案為：b；

點(diǎn)評(píng) 本題涉及化學(xué)平衡的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)等知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，題目難度中等．