Question

14．将一定量纯净的氨基甲酸铵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
（×10-3 mol•L-1）	2.4	3.4	4.8	6.8	9.4

（1）氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）分解反应平衡常数K的表达式为K=c²（NH₃）•c（CO₂）．
（2）判断氨基甲酸铵分解反应的△H＞0（填“＞”、“＜”或“=”），其原因是什么？由表格中，数据可知：升高温度，气体的平衡总浓度增大，平衡正向移动，故△H＞0
（3）判断氨基甲酸铵分解反应的△S＞_0（填“＞”、“＜”或“=”），该反应在任何温度下是否一定能自发进行？高温下反应能自发进行．
（4）升高温度，化学平衡常数K如何变化？增大，增大容器的压强，K值如何变化？不变．（填“变大”“变小”或“不变”）．
（5）根据表格中的数据，计算25℃时，氨基甲酸铵的分解平衡常数1.6×10^-8．
（6）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中（固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡，判断该分解反应已经达到化学平衡的是C
A．2v（NH₃）=v（CO₂）                  B．密闭容器中混合气体平均分子量不变
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．

Answer 1

分析 （1）化学平衡常数K=$\frac{生成物平衡浓度系数次方的乘积}{反应物平衡浓度系数次方的乘积}$，固体和纯溶剂不列入表达式中；
（2）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；
（3）根据反应前后气体量的变化来确定熵变的符号，该温度下能自发进行原因是△G＜0；据此分析；
（4）平衡常数仅与温度有关，改变温度平衡正向移动，K增大，平衡逆向移动，K减小；
（5）根据K=c²（NH₃）•c（CO₂）计算；
（6）反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，由此进行判断；

解答 解：（1）反应NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）的K=c²（NH₃）•c（CO₂），故答案为：K=c²（NH₃）•c（CO₂）；
（2）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，即△H＞0，故答案为：＞；由表格中，数据可知：升高温度，气体的平衡总浓度增大，平衡正向移动，故△H＞0；
（3）反应物是固体，产物是气体，该反应是熵增加的过程，即△S＞0，因为△G＜0能自发进行，又△H＞0，△S＞0，所以高温下反应能自发进行，故答案为：＞；高温下反应能自发进行；
（4）平衡常数仅与温度有关，因为该反应△H＞0，则升高温度平衡正向移动，K增大；增大容器的压强，K值不变，故答案为：增大；不变；
（5）设二氧化碳浓度的变化量x，
NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g）
初始浓度：0         0
变化浓度：2x        x
平衡浓度：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，故答案为：1.6×10^-8；
（6）A．2v（NH₃）═v（CO₂），未指明正逆反应，不能说明正逆反应速率相等，不一定是平衡状态，故A错误；
B．反应NH₂COONH₄（s）═2NH₃（g）+CO₂（g），反应后氨气和二氧化碳的体积之比一直未2：1，所以混合气体平均分子量一直不变，不能证明达到平恒状态，故B错误；
C．密闭容器中混合气体的密度ρ=$\frac{m}{V}$，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，故C正确；
D．密闭容器中氨气的体积分数不变，不能证明达到平恒状态，故D错误．
故选C．

点评 本题涉及化学平衡的判断、化学平衡常数的计算、化学平衡的移动等知识，属于综合知识的考查，难度不大．