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：

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________(填字母序号)。

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将________(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。

①计算25.0 ℃时，0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：__________。

②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

答案　(1)①BC　②K＝c²(NH₃)·c(CO₂)＝²·＝²·≈1.6×10^－8　③增加　④>　>

(2)①0.05 mol·L^－1·min^－1

②25 ℃时反应物的起始浓度较小，但0～6 min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0 ℃时的大

解析　(1)①根据化学平衡状态判断标志是v_正＝v_逆，各组分浓度不再发生变化，由NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)可见该反应为不等体积变化(即反应物和生成物气体分子数不相同)，可以得恒容状态下压强不变或混合气体密度不变时，反应即达到平衡状态，但上述反应中反应物无气体参加，因此生成物中各组分气体体积分数恒定不变。

②根据K＝c²(NH₃)·c(CO₂)

＝²·≈1.6×10^－8。

③由NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)正反应气体分子数增加，增大压强平衡向逆反应方向移动。

④由表中数据可以得出随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，所以ΔH>0；根据NH₂COONH₄(s)2NH₃(g)＋CO₂(g)，正反应是生成物气体分子数增多的反应，所以ΔS>0。

(2)①根据v＝得到v＝＝0.05 mol·L^－1·min^－1。

②由图像数据可以得出，用不同初始浓度，不同温度下的平均反应速率的大小来说明：如25 ℃时反应物的起始浓度较小，但0～6 min的平均反应速率(曲线的斜率)仍比15.0 ℃时的大。