Question

(2011·浙江，27)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH₂COONH₄)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。

（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH₂COONH₄(s) 2NH₃(g)＋CO₂(g)

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡总压强/kPa	5.7	8.3	12.0	17.1	24.0
平衡气体总浓 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可以判断该分解反应已经达到平衡的是_______________ 。

A．2v(NH₃)＝v(CO₂)

B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变

D．密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：________。

③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量_________________ (填“增加”，“减少”或“不变”)。

④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH_______________0(填“＞”、“＝”或“＜”)，熵变ΔS________________0(填“＞”、“＝”或“＜”)。

（2）已知：NH₂COONH₄＋2H₂ONH₄HCO₃＋NH₃·H₂O

该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH₂COO^－)随时间的变化趋势如下图所示。

⑤计算25.0 ℃时，0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：________。

⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：______________ _______________________________。

Answer

（1）①BC；②K=c2(NH3)×c(CO2)=1.6×10－8；③增加；④>，>；（2）⑤0.05mol/(L·min)；⑥25℃时反应物起始浓度较小，但0～6min平均反应速率仍比15.0℃时的大。

【解析】

试题分析：（1）①要求反应方向一正一逆，此题没有说明反应方向，不能判断是否达到平衡；B、压强和气体系数有关，反应前后气体系数之和不相等，因此压强不变时，说明达到平衡，故正确；C、ρ=m/V，氨基甲酸铵是固体，气体的质量发生变化，容器是恒容状态下，因此密度不变说明反应达到平衡，故正确；D、氨基甲酸铵是固体，氨气的体积分数始终不变，不能判断达到平衡，故错误；②平衡常数：达到平衡时，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，固体和纯液体浓度视为常数，一般不写入表达式，即 K=C2(NH3)×c(CO2)，因为氨基甲酸铵是固体，因此NH3的浓度是总浓度的2/3，CO2的浓度为总浓度的1/3，K=C2(NH3)×c(CO2)=(2c/3)2×c/3,代入数值，解得K=1.6×10－8；③压缩体积，增大压强，根据勒夏特列原理，平衡应向逆反应方向进行，氨基甲酸铵的质量增加；④分解反应属于吸热反应，△H>0，固体变成液体或气体，液体变成气体属于熵增，反之属于熵减，因此△S>0；⑤速率=(2.2－1.9)/6mol(L·min)=0.05 mol(L·min)；⑥0～6min平均反应速率15℃的速率=(2.4－2.25)/6 mol(L·min)=0.025 mol(L·min)，比25℃时大，因此有25℃时反应物起始浓度较小，但0～6min平均反应速率仍比15.0℃时的大。

考点：考查化学平衡状态的判断、化学平衡常数、影响反应速率的因素等知识。