Question

14．將一定量純凈的氨基甲酸銨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
（×10-3 mol•L-1）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

（1）氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）分解反應平衡常數K的表達式為K=c²（NH₃）•c（CO₂）．
（2）判斷氨基甲酸銨分解反應的△H＞0（填“＞”、“＜”或“=”），其原因是什么？由表格中，數據可知：升高溫度，氣體的平衡總濃度增大，平衡正向移動，故△H＞0
（3）判斷氨基甲酸銨分解反應的△S＞_0（填“＞”、“＜”或“=”），該反應在任何溫度下是否一定能自發進行？高溫下反應能自發進行．
（4）升高溫度，化學平衡常數K如何變化？增大，增大容器的壓強，K值如何變化？不變．（填“變大”“變小”或“不變”）．
（5）根據表格中的數據，計算25℃時，氨基甲酸銨的分解平衡常數1.6×10^-8．
（6）將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中（固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡，判斷該分解反應已經達到化學平衡的是C
A．2v（NH₃）=v（CO₂）                  B．密閉容器中混合氣體平均分子量不變
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．

Answer 1

分析 （1）化學平衡常數K=$\frac{生成物平衡濃度系數次方的乘積}{反應物平衡濃度系數次方的乘積}$，固體和純溶劑不列入表達式中；
（2）根據表中的數據分析：溫度越高，則平衡氣體的總濃度越大，所以升高溫度，平衡正向移動，反應是吸熱；
（3）根據反應前后氣體量的變化來確定熵變的符號，該溫度下能自發進行原因是△G＜0；據此分析；
（4）平衡常數僅與溫度有關，改變溫度平衡正向移動，K增大，平衡逆向移動，K減小；
（5）根據K=c²（NH₃）•c（CO₂）計算；
（6）反應到達平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，由此進行判斷；

解答 解：（1）反應NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）的K=c²（NH₃）•c（CO₂），故答案為：K=c²（NH₃）•c（CO₂）；
（2）根據表中的數據分析：溫度越高，則平衡氣體的總濃度越大，所以升高溫度，平衡正向移動，反應是吸熱的，即△H＞0，故答案為：＞；由表格中，數據可知：升高溫度，氣體的平衡總濃度增大，平衡正向移動，故△H＞0；
（3）反應物是固體，產物是氣體，該反應是熵增加的過程，即△S＞0，因為△G＜0能自發進行，又△H＞0，△S＞0，所以高溫下反應能自發進行，故答案為：＞；高溫下反應能自發進行；
（4）平衡常數僅與溫度有關，因為該反應△H＞0，則升高溫度平衡正向移動，K增大；增大容器的壓強，K值不變，故答案為：增大；不變；
（5）設二氧化碳濃度的變化量x，
NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
初始濃度：0         0
變化濃度：2x        x
平衡濃度：2x        x
則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，故答案為：1.6×10^-8；
（6）A．2v（NH₃）═v（CO₂），未指明正逆反應，不能說明正逆反應速率相等，不一定是平衡狀態，故A錯誤；
B．反應NH₂COONH₄（s）═2NH₃（g）+CO₂（g），反應后氨氣和二氧化碳的體積之比一直未2：1，所以混合氣體平均分子量一直不變，不能證明達到平恒狀態，故B錯誤；
C．密閉容器中混合氣體的密度ρ=$\frac{m}{V}$，質量不守恒，分子變化，V不變，容器中總密度不變，證明達到了平衡狀態，故C正確；
D．密閉容器中氨氣的體積分數不變，不能證明達到平恒狀態，故D錯誤．
故選C．

點評 本題涉及化學平衡的判斷、化學平衡常數的計算、化學平衡的移動等知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．