Question

（12分）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。

(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：

NH₂COONH₄(s) ?2NH₃(g)＋CO₂(g)

實驗測得不同溫度下的平衡數據列于下表：

溫度/℃	15.0	20.0	25.0	30.0	35.0
平衡總壓 強/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已經達到平衡的是(　　)

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不變

（2）該分解反應的平衡常數表達式為____________________________，根據表中數據，列式計算25.0 ℃時的分解平衡常數：____________________。（保留兩位有效數字）

（3）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25.0 ℃下達到分解平衡。若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質量________(填“增加”“減少”或“不變”);

（4）氨基甲酸銨分解反應的焓變ΔH________0(填“＞”“＝”或“＜”)，熵變ΔS________0 (填“＞”“＝”或“＜”)。此反應在該溫度下能自發進行原因是 ________ 效應大于 ___________效應.

 

Answer 1

【答案】

（12分）(1)BC

(2)K＝c²(NH₃)·c(CO₂)，K＝1.6×10^－8(mol·L^－1)³;

(3) 增加    (4)>  >；熵   焓.

【解析】（1）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態。不正確，不滿足速率之比是相應的化學計量數之比。反應前后體積是變化的，所以壓強也是變化的，因此B可以說明。密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中容積始終是不變的，但質量是變化的，所以C正確。由于只有生成物是氣體，所以氨氣的分數始終是不變的，D不正確，答案選BC。

（2）平衡常數是指在一定條件下，可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據方程式可知，平衡常數表達式為K＝c²(NH₃)·c(CO₂。根據數據可知，平衡時氨氣是0.0048mol/L÷3×2＝0.0032mol/L，所以CO₂是0.0016mol/L，因此平衡常數是1.6×10^－8（mol·L^－1)³。

（3）應用正反應時體積增大的可逆反應，所以增大壓強向逆反應方向移動，因此氨基甲酸銨的質量增加。

（4）根據有關數據可知，溫度越高，生成物的濃度越大，這說明升高溫度平衡向正反應方向移動，及正反應是吸熱反應。由于熵值是增加的，所以反應能自發進行，說明熵效應大于焓效應。