Question

13．科學研究小組對氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）的分解和水解反應進行探究．
（1）25℃時，將NH₂COON₄固體置于體積恒定的密閉真空容器中，發生分解反應．NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+C0₂（g）
①該反應的平衡常數表達式K=[NH₃]²•[C0₂]．
②下列能判斷該反應已達到化學平衡的標志是AC．
A．v_正（NH₃）=2v_逆（CO₂） B．容器中混合氣體的體積不變 
C．容器內壓強不變 D．容器中氨氣的體積分數不變
（2）氨基甲酸銨易水解，NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．該研究小組在溫度T₁、T₂（T₁≠T₂）下，測定兩份不同濃度氨基甲酸銨溶液的水解反應速率，得到c（NH₂COO^-）隨時間的變化曲線如圖所示．
①溫度T₁時，0～6min氨基甲酸銨水解率為11.11%（保留到小數點后2位，下同）； NH₂COO^-平均水解速率為0.03mol/（L•min）．
②據圖判斷T₁＞T₂（填“＞”、“＜”“=”），理由為在0～6min時段，T₁、T₂反應速率相同，但是溫度T₂的起始濃度大于T₁，說明溫度T₁＞T₂．
（3）制取氨基甲酸銨需氨氣．近年，科學家提出：在常溫、常壓、催化劑等條件下，由空氣中N₂與H₂O合成NH₃的新思路．
已知：
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6lkJ•mol^-1
請寫出N₂與H₂O合成NH₃的熱化學方程式2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①根據反應NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+C0₂（g）及平衡常數的概念寫出該反應的平衡常數表達式；
②達到平衡狀態特征時，正逆反應速率相等，各組分濃度不再變化，據此進行判斷；
（2）①溫度T₁時，0～6min氨基甲酸銨分解了（1.8-1.6）mol/L=0.2mol/L，據此計算分解率；根據v=$\frac{△c}{△t}$計算NH₂COO^-平均水解速率；
②根據在0～6min時段，T₁、T₂反應速率相同，但是溫度T₂的起始濃度大于T₁進行判斷；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由蓋斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）?4NH₃（g）+3O₂（g），據此分析．

解答 解：（1）①NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+C0₂（g）的平衡常數表達式K=[NH₃]²•[C0₂]，
故答案為：[NH₃]²•[C0₂]；
②A．v_正（NH₃）=2v_逆（CO₂），證明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故A正確；
B．容器中混合氣體的體積不變：由于容器的容積不變，則混合氣體的總體積不變，無法判斷是否達到平衡狀態，故B錯誤；
C．容器內壓強不變，說明混合氣體的物質的量不再變化，則正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故C正確；
D．反應中氨氣和二氧化碳的體積之比為2：1，則容器中氨氣的體積分數始終不變，無法判斷是否達到平衡狀態，故D錯誤；
故答案為：AC；
（2）①根據圖象可知，溫度T₁時，0～6min氨基甲酸銨分解了（1.8-1.6）mol/L=0.2mol/L，則其分解率為：$\frac{0.2mol/L}{1.8mol/L}$×100%≈11.11%；
NH₂COO^-平均水解速率為：v=$\frac{0.2mol/L}{6min}$=0.03mol/（L•min），
故答案為：11.11%；0.03mol/（L•min）；
②圖象中縱坐標為c（NH₂COO^-），橫坐標為時間，在0～6min時段，T₁、T₂反應速率相同，但是溫度T₂的起始濃度大于T₁，說明溫度T₁＞T₂，
故答案為：＞；在0～6min時段，T₁、T₂反應速率相同，但是溫度T₂的起始濃度大于T₁，說明溫度T₁＞T₂；
（3）已知：①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1，
由蓋斯定律：①×2-②×3得2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g），△H=（-92.4kJ•mol^-1）×2-（-571.6kJ•mol^-1）×3=+1530 kJ•mol^-1，
故答案為：2N₂（g）+6H₂O（l）=4NH₃（g）+3O₂（g）△H=+1530 kJ•mol^-1．

點評 本題考查了化學平衡狀態的判斷、化學反應速率的計算、熱化學方程式的計算，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及化學計算能力，注意明確蓋斯定律的含義及應用方法，熟練掌握化學平衡狀態的判斷方法．