Question

15．氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解、易水解，可用做肥料、滅火劑、洗滌劑等．某化學(xué)興趣小組模擬制備氨基甲酸銨，并探究其分解反應(yīng)平衡常數(shù)．反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH₃（g）+CO₂（g） $?_{分解}^{制備}$NH₂COONH₄（s）．請按要求回答下列問題：
（1）請在圖1方框內(nèi)畫出用濃氨水與生石灰制取氨氣的裝置簡圖．
（2）制備氨基甲酸銨的裝置如圖2所示．生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中．

①從反應(yīng)后的混合物中分離出產(chǎn)品的實驗方法是過濾（填操作名稱）．
②圖3中濃硫酸的作用是吸收未反應(yīng)的氨氣，防止空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解．
（3）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），在恒定溫度下使其達到分解平衡．實驗測得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（×10-3mol/L）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

①下列選項可以判斷該分解反應(yīng)達到平衡的是AC．
A．密閉容器內(nèi)混合氣體的壓強不變
B．密閉容器內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量不變
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該分解反應(yīng)的焓變△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），25.0℃時分解平衡常數(shù)的值=1.6384×10^-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)量將增加（填“增加”，“減少”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）用分液漏斗盛放濃氨水，錐形瓶中盛放生石灰，將濃氨水放入錐形瓶與生石灰混合反應(yīng)生成氨氣；
（2）①分離互不相溶的固體與液態(tài)應(yīng)采取過濾方法；
②濃硫酸吸收未反應(yīng)的氨氣，防止污染空氣，還可以防止空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解；
（3）①可逆反應(yīng)到達平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、含量不變，由此衍生的其它一些量不變，判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化，該物理量由變化到不再變化，說明到達平衡；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡時壓強越大，而正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)向移動；
由方程式可知，分解得到氨氣與二氧化碳濃度之比為2：1，據(jù)此計算各自濃度，代入平衡常數(shù)表達式K=c²（NH₃）×c（CO₂）計算；
③若在恒溫下壓縮容器體積，壓強增大，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，不利于分解進行．

解答 解：（1）用分液漏斗盛放濃氨水，錐形瓶中盛放生石灰，將濃氨水放入錐形瓶與生石灰混合反應(yīng)生成氨氣，制取氨氣的裝置簡圖為：，
故答案為：；
（2）①生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中，分離互不相溶的固體與液態(tài)應(yīng)采取過濾方法，
故答案為：過濾；
②濃硫酸吸收未反應(yīng)的氨氣，防止污染空氣，由于氨基甲酸銨水解易水解，濃硫酸還可以防止空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解，
故答案為：吸收未反應(yīng)的氨氣，防止空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解；
（3）①A．分解反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，隨反應(yīng)進行壓強增大，密閉容器內(nèi)混合氣體的壓強不變，說明到達平衡，故A正確；
B．密閉容器內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量水中不變，不能說明反應(yīng)到達平衡，故B錯誤；
C．隨反應(yīng)進行氣體的質(zhì)量增大，密閉容器中混合氣體的密度不變，說明混合氣體總質(zhì)量不變，說明反應(yīng)到達平衡，故C正確；
D．密閉容器中反應(yīng)后氨氣與二氧化碳的體積之比始終為2：1，體積分數(shù)不變，故D錯誤，
故選：AC；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡時壓強越大，而正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即△H＞0；
由方程式可知，分解得到氨氣與二氧化碳濃度之比為2：1，平衡氣體總濃度為4.8×10^-3mol/L，故氨氣濃度為3.2×10^-3mol/L，二氧化碳濃度為1.6×10^-3mol/L，平衡常數(shù)K=c²（NH₃）×c（CO₂）=（3.2×10^-3）²×1.6×10^-3=1.6384×10^-8，
故答案為：＞；1.6384×10^-8；
③若在恒溫下壓縮容器體積，壓強增大，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，平衡向逆反應(yīng)移動，不利于分解進行，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量將增加，
故答案為：增加．

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗、物質(zhì)的分離提純、對試劑的分析評價、平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡影響元素及計算等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活應(yīng)用能力，題目難度中等．