Question

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：

①可以判断该分解反应已经达到平衡的是               。（填编号）

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+2H₂NH₄HCO₃+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图所示。

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

Answer

（1）①BC；②K＝c2（NH3）·c（CO2）＝（c）2×（c）＝×（4.8×10-3mol·L-1）3≈1.6×10-8（mol·L-1）3；③增加 ；④＞；＞

（2）0.05 mol·L-1·min-1

【解析】

试题分析：（1）①A．2v(NH3)═v(CO2)，不能说明正逆反应速率相等，不一定是平衡状态，A错误；B．反应是一个前后系数和变化的反应，密闭容器中总压强不变，证明达到了平衡状态，B正确；C．密闭容器中混合气体的密度ρ＝m/V，质量不守恒，分子变化，V不变，容器中总密度不变，证明达到了平衡状态，C正确；D．由于氨气和二氧化碳的体积比是固定的，且只有这两种物质是气体，因此氨气的体积分数始终是不变，则密闭容器中氨气的体积分数不变，不能证明达到平恒状态，D错误，但选BC；

②反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)的K=c2(NH3)•c(CO2)，设二氧化碳浓度的变化量x，

NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)

初始浓度（mol/L） 0 0

变化浓度（mol/L） 2x x

平衡浓度（mol/L） 2x x

则3x＝4.8×10-3mol/L，即x＝1.6×10-3mol/L，K＝1.6×10-3mol/L×(3.2×10-3)2≈1.6×10-8(mol•L-1)3；

③若在恒温下压缩容器体积，则会将压强增大，平衡向左移动，固体质量增大；

④根据表中的数据分析：温度越高，则平衡气体的总浓度越大，所以升高温度，平衡正向移动，反应是吸热的，反应物是固体，产物是气体，该反应是熵增加的过程，即△S＞0；

（2）化学反应速率V＝△c/△t＝( 2.2mol/L−1.9mol/L)/6min＝0.05mol/(L•min)。

【考点定位】本题主要是考查了化学平衡状态的判断、平衡常数的计算，反应速率的计算等

【名师点晴】该题侧重于化学反应速率和化学平衡考查，属于高频考点，题目浓度中等。难点是易错点是平衡状态的判断。掌握平衡状态的含义和判断依据是解答的关键，可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。