Question

20．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）氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應是NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．
①某物質的標準摩爾生成焓是指在標準狀態(tài)下由穩(wěn)定單質生成1mol該物質時的反應焓變．
例如：CH₃COOH的標準摩爾生成焓是指如下反應在標準狀態(tài)下的焓變△H（CH₃COOH）C（s）+O₂（g）+H₂（g）═CH₃COOH（l）△H（CH₃COOH）
已知NH₂COONH₄（s）、NH₃（g）和CO₂（g）的標準摩爾生成焓分別為△H₁、△H₂和△H₃，則上述NH₂COONH₄分解反應的反應熱△H=2△H₂+△H₃-△H₁
②將一定量純凈的氨基甲酸銨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：
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
平衡氣體總濃度 （×10-3mol/L）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

i．可以判斷該分解反應已經(jīng)達到化學平衡的是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
ii．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計算25.0℃時的分解平衡常數(shù)：1.6×10^-8．（保留兩位有效數(shù)字）
iii．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℃下達到分解平衡．下列說法正確的是c．
a、恒溫、壓縮容器體積，再次達到平衡后，容器內的壓強大于原平衡壓強
b、恒溫、增大容器體積，再次達到平衡后，容器內的c（CO₂）小于原平衡時的濃度
c、固定活塞、升高溫度，再次達到平衡后，容器內的壓強大于原平衡時的壓強．
（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水解反應速率，得到c（NH₂COO^-）隨時間變化趨勢如圖所示．

①計算25℃時，0～6min氨基甲酸銨水解反應的平均速率0.05mol/（L•min）．
②根據(jù)圖中信息，如何說明水解反應速率隨溫度升高而增大：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．

Answer 1

分析 （1）①某物質的標準摩爾生成焓是指在標準狀態(tài)下由穩(wěn)定單質生成1mol該物質時的反應焓變，分解反應是NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．的焓變△H=生成物總焓-反應物總焓；
②i．根據(jù)化學平衡的標志來判斷，正逆反應速率相同，各組分濃度保持不變及其衍生的各種關系符合平衡標志；
ii．先根據(jù)反應 NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），可知平衡時容器內氣體的濃度之比為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；
iii．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，是恒溫恒壓容器，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量的變化情況；根據(jù)平衡移動原理來分析；
（2）①根據(jù)化學反應速率的公式來計算；
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說明．

解答 解：（1）①已知NH₂COONH₄（s）、NH₃（g）和CO₂（g）的標準摩爾生成焓分別為△H₁、△H₂和△H₃，則上述NH₂COONH₄分解反應的反應熱△H=2△H₂+△H₃-△H₁，
故答案為：2△H₂+△H₃-△H₁；
②i．A、因未指明速率的方向，無法確定正逆反應速率的關系，故A不正確；
B、該反應是氣體體積增大的反應，故當容器內壓強不變時，已達到平衡，故B正確；
C、該反應是氣體體積增大的反應，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，所以密閉容器中NH₃的體積分數(shù)始終不變，為$\frac{2}{3}$．故D不正確；
故選：BC；
ii．平衡氣體總濃度4.8×10^-3mol/L，容器內氣體的濃度之比為2：1，故NH₃和CO₂的濃度分別為3.2×10^-3 mol/L、1.6×10^-3 mol/L，代入平衡常數(shù)表達式：K=（3.2×10^-3 ）²×1.6×10^-3 =1.6×10^-8，故答案為：1.6×10^-8；
iii．壓縮容器體積，氣體壓強增大，平衡向逆向移動，氨基甲酸銨質量增加；NH₃的物質的量減少，容器的體積減小，最終平衡時NH₃的物質的量濃度比原平衡大；
a、恒溫、壓縮容器體積，增大壓強平衡逆向進行，再次達到平衡后，容器內的壓強小于原平衡壓強，故a錯誤；
b、恒溫、增大容器體積，減小壓強平衡正向進行，再次達到平衡后，容器內的c（CO₂）大于原平衡時的濃度，故b錯誤；
c、反應是吸熱反應，固定活塞、升高溫度，平衡正向進行再次達到平衡后，容器內的壓強大于原平衡時的壓強，故c正確；
故答案為：c；
（2）①化學反應速率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 本題考查了反應焓變、平衡常數(shù)、反應速率的計算、化學平衡狀態(tài)的判斷，平衡移動影響因素分析等，注重了基礎知識的考查，本題難度中等．