Question

5．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：

溫度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡總壓強(qiáng)/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(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是BC．
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)：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(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)量增加（填“增加”、“減少”或“不變”）．
④氨基甲酸銨分解反應(yīng)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(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)，0～6min 氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率：0.05mol•L^-1•min^-1．
⑥根據(jù)圖中信息，如何說(shuō)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0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線(xiàn)的斜率）仍比15.0℃時(shí)的大．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)化學(xué)平衡的標(biāo)志來(lái)判斷；
②先根據(jù)反應(yīng) NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）．可知平衡時(shí)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(dá)式來(lái)計(jì)算；
③根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響判斷平衡移動(dòng)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(dòng)的方向，從而判斷出正反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率的公式來(lái)計(jì)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(lái)說(shuō)明．

解答 解：（1）①A．因未指明速率的方向，無(wú)法確定正逆反應(yīng)速率的關(guān)系，故A錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，故當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，已達(dá)到平衡，故B正確；
C．該反應(yīng)是氣體質(zhì)量增大的反應(yīng)，故當(dāng)密閉容器中混合氣體的密度不變，已達(dá)到平衡，故C正確；
D．因反應(yīng)物（NH₂COONH₄）是固體物質(zhì)，所以密閉容器中NH₃的體積分?jǐn)?shù)始終不變，為2/3，故D錯(cuò)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(dá)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(qiáng)增大，平衡向逆向移動(dòng)，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(dòng)，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0；反應(yīng)中固體變?yōu)闅怏w，混亂度增大，△S＞0，
故答案為：＞；＞；
（2）⑤化學(xué)反應(yīng)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(yīng)物起始濃度較小，但0～6min的平均反應(yīng)速率（曲線(xiàn)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(xiàn)的斜率）仍比15℃大．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道考查化學(xué)反應(yīng)速率概念及其計(jì)算，化學(xué)平衡、化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其計(jì)算，以及判斷反應(yīng)的焓變、熵變等相關(guān)知識(shí)的試題，要求考生利用圖表、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析判斷，吸收、提取有效信息，突出了化學(xué)信息運(yùn)用能力的考查．同時(shí)，對(duì)于作為化學(xué)的基本技能之一的化學(xué)計(jì)算，滲透在相關(guān)的知識(shí)塊之中，強(qiáng)調(diào)計(jì)算的實(shí)用性以及認(rèn)識(shí)、解決問(wèn)題的綜合性．